摘要：介绍了一种本实验室开发的集成湿度传感器,它实现了湿敏电容和接口电路在一块芯片上的集成。重点分析了它的接口电路,基于施密特触发器构建,实现电容值与频率值的转换。对样片进行了测试,电容值与湿度值近似为线性关系;但是,输出波形的占空比与理论值有较大的偏差。通过分析,给出了测试结果发生偏差的原因。最后,对施密特触发器的参数进行优化,重新对电路的结构进行了设计,实现了与实验室第二代湿度传感器的集成。

摘要：采用CMOS标准工艺,同时采用三种典型mems后处理关键工艺,重点通过对牺牲层释放工艺进行研究,制作实现了一种新型CMOS兼容的电容式气压传感器.在该传感器结构中,作为牺牲层的是在CMOS工艺中形成的掺硼氧化硅.通过释放使电容上电极悬空从而感应气压变化.释放过程采用氢氟酸HF、氟化铵、甘油和水的混合溶液.由于释放孔大小和释放孔间距的设计十分关键,通过实验验证优化了4μm×4μm的释放孔更适用于此传感器结构,并对此结构进行了性能分析与实验测试.结果表明,该气压传感器结构合理,工艺成功,重点解决了mems后处理中的牺牲层释放工艺与CMOS标准工艺的兼容问题,为利用CMOS标准工艺进行mems传感器的研制做出了有益的尝试.

摘要：提出了一种新颖的运用于射频通信系统VCO中的RFmems可变电容。该电容使用平行板和T形梁结构,使用硅衬底,整个结构由铝材料组成,结构简单,与集成电路工艺兼容,从而能够实现片上可变电容。通过静电力驱动上极板向下运动,电容值相应地发生改变,当上极板加电压从2.4V变化到4.3V时,电容值从0.25pF变化到0.33pF,变化率为中心电容的27%。使用Coventor软件对该器件进行了模拟,给出的模拟结果包括容量、调节范围、瞬时响应、Pullin电压和运用该可变电容的VCO的电路模拟。

摘要：介绍了一种可用于风速风向测量的光点位置检测传感器的结构、特点、工作原理,给出了传感器的理论模型,分析了传感器测量分辨率和灵敏度。该传感器在用于大风速测量有较高的测试灵敏度。在0～20m/s测试量程内,测得风向的灵敏度为7mV/度,风速的灵敏度为2.5mv/μm。。该传感器结构简单,工艺制作方便,能与CMOS工艺兼容,无温度漂移。

摘要：为探索在复杂环境应用中柔性衬底弯曲对V型梁结构力学特性的影响,提出了一种基于LCP柔性衬底弯曲条件下mems V型梁结构的力学分析方法,对柔性mems V型梁器件的弯曲特性从软件仿真和实验验证两个方面进行深入的研究。揭示了mems V型梁衬底发生弯曲后,对器件驱动性能的影响。实验结果表明,当柔性衬底弯曲曲率从0增大到33.3 m^-1,V型梁热驱动器的驱动电流逐渐增大,测量值与仿真值的误差小于6.0%,与理论模型相符。

摘要：建立了一种两端带有缓冲液池的纳米通道流体电动输运的分子动力学模型,仿真了纳米通道中的离子输运过程.结果表明,纳米通道的带电表面会引起双电层(EDL)域中反号离子的富余及同号离子的衰减,在外加电场作用下,通道中正负离子的定向移动将产生稳定的电泳电流,该电流主要由EDL域中占主导地位的反号离子的定向移动产生;当EDL域与外界有离子交换时,电场的作用会导致EDL域内Na+和Cl?离子数量的减少,平衡后,EDL域的电中性将受到破坏,对外显示的电性取决于表面电荷的特性;EDL域内离子分布与连续理论预测的结果相差很大,如壁面附近Na+浓度峰值远低于理论预测值;提高表面电荷密度可以有效提高反号离子在通道中的传输效率,同时降低同号离子的传输效率.仿真结果证实了经典扩散双电层理论模型无法准确描述纳米通道中的离子分布,探明了相关实验现象的产生机理以及纳米通道中离子传输效率与表面电荷密度的关系,为纳米泵的设计及应用提供了理论依据.

摘要：针对板载芯片封装结构中由于各层材料热膨胀系数的差异引起的热失配现象,利用数字图像相关方法对板载芯片封装结构在热载荷下的表面热变形分布进行实验测量,并比较了不同封装配置对结构热变形的影响.建立了适于求解结构表面热变形分布的理论模型,利用实验结果和有限元模拟验证了理论模型.同时表明了实验方法的有效性和可行性,为微机电系统器件设计提供了有益的参考.

摘要：与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题。但相对于静电微执行器详尽的模型相比,研究磁微执行器的文献很少。对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数。而对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,不可利用电磁类比。基于小信号模型对衔铁平行运动的磁微执行器Pull-in的失稳现象首先进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,分析发现衔铁平行运动的磁微执行器中不存在Pull-in现象。然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳问题,得出了和力法相同的结论。最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响,同时证实了衔铁平行运动的磁微执行器中不存在Pull-in现象的结论。结论对于磁微执行器的设计具有重要意义。

摘要：在mems领域 ,微梁广泛应用于各种器件及材料参数的提取中 ,但是由表面微加工工艺制成的单层台阶型锚 ,往往不能使微梁满足理想固支的边界条件 ,从而给器件设计和材料参数的提取带来较大的误差 .为了解决这一问题 ,文中提出了一种结构新颖的锚 ,经Coventorwear软件模拟表明 ,该锚能提供接近理想固支的边界条件 .

摘要：石墨烯作为一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状二维晶体材料,拥有许多优异的力学和电学性能,在传感领域具有很大的应用潜力.在室温下超高的电子迁移率以及超大的比表面积这两个突出的特点,使石墨烯有希望成为一种具有超高灵敏度的气体传感器材料.作为一种典型的二维材料,石墨烯结构中的每个原子都可以被认为是表面原子,因此理想情况下每个原子都可以和气体发生相互作用,这使得基于石墨烯材料的气体传感器具有超高的传感响应以及超低检测限(甚至可以检测到1个分子).为了进一步提升传感性能,目前的研究主要从两个方面对石墨烯基气体传感器进行优化:(1)设计不同工作原理的气体传感器,满足不同的应用领域;(2)设计不同敏感材料的气体传感器,对石墨烯表面进行改性或与其他材料(金属、金属氧化物和有机聚合物)进行复合,使结构具有一定的特异性,提升气体传感器的气体选择性.本文将从上述两个方面综述气体传感器的主要研究成果和最新研究进展,并对未来一段时间内气体传感器的可能研究方向和重点研究内容等进行展望.