微米光栅加速度计的加工与性能研究（英文）

介绍了一种以微米衍射光栅为敏感元件的微机电加速度计敏感头的加工和性能。硅质量块底部加工有铝反射膜,透明玻璃基底上制作有金微米光栅,中间为空气腔,经硅玻璃阳极键合,构成敏感头的核心敏感部件。光源透过透明基底,照射在光栅上,在反射场内会产生一系列衍射级次,且各级次衍射光强与外界加速度之间呈函数关系。完成了微米光栅加速度计敏感头的加工,搭建了实验测试平台,完成了加速度计的灵敏度以及静电驱动性能测试。为未来新型集成式微米光栅加速度计设计和加工提供参考。     

微米光栅加速度计的加工与性能研究

介绍了一种以微米衍射光栅为敏感元件的微机电加速度计敏感头的加工和性能。硅质量块底部加工有铝反射膜,透明玻璃基底上制作有金微米光栅,中间为空气腔,经硅玻璃阳极键合,构成敏感头的核心敏感部件。光源透过透明基底,照射在光栅上,在反射场内会产生一系列衍射级次,且各级次衍射光强与外界加速度之间呈函数关系。完成了微米光栅加速度计敏感头的加工,搭建了实验测试平台,完成了加速度计的灵敏度以及静电驱动性能测试。为未来新型集成式微米光栅加速度计设计和加工提供参考。     

微纳光学在LED芯片中应用研究的综述

LED以其高效节能、体积小、寿命长等优点被认为是最有可能进入普通照明领域的一种新型固态光源,但LED芯片的光提取效率仍较低。综述了LED外延片表面的各种基于微纳光学结构的加工技术,如通过在LED芯片表面上加工粗糙微结构、LED芯片表面双层微结构、二维光子晶体结构、双光栅结构等。介绍了通过各种加工技术对LED芯片微纳光学结构的加工提高了芯片的外量子效率,从而提高了LED的出光效率。     

用红外热成像技术测量MEMS器件的热特性

微电子机械系统(MEMS)的很多器件均凭借热工作原理,在其设计、性能评估中都需要了解热特性,特别是温度分布的动静态特性。本文用显微红外热成像技术测试分析了气体传感器微热板、微机械热对流加速度计的微加热器、热驱动微热泵芯片的温度分布特性及微辐射热计的热阻特性。在测试中考虑了对象的有效发射率等影响测量精度的系统因素。     

微机电系统与微加速度计

本文简要介绍了具有高新技术特征的微机电系统，以及一种典型的微机电系统器件——微加速度计。     

工艺误差对电容式微加速度计温度漂移的影响（英）

利用有限元方法,仿真分析了深反应离子刻蚀工艺造成的折叠梁宽度误差对电容式微加速度计温度漂移的影响。在存在工艺误差和保证微加速度计灵敏度恒定的前提下,增大了折叠梁设计宽度,计算了不同宽度下微加速度计的温度漂移量。结果表明:刻蚀工艺误差越大,微加速度计温度漂移量越大。折叠梁设计宽度为4.5 m和6.5 m时,最大温度漂移量分别为2.42 mg/℃和1.71 mg/℃,因此通过适当地增大设计尺寸,可以有效地减小微加速度计的温度漂移量。     

基于数字光刻投影系统的快速微加工技术

设计一种经济有效的微流体芯片加工方法,可以快速地在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面加工出不同尺寸的微流路。 利用商用数字投影仪的成像原理,对其进行简单的改装,得到成缩小像的数字光刻投影系统（DLPS）,并利用该系统在PDMS表面加工微流路;同时通过荷叶效应和毛细吸附效应两组实验,对DLPS的加工性能进行了验证和应用。 该DLPS可在PDMS表面加工微结构,最小稳定加工精度可达40 m,通过模仿荷叶效应获得的材料表面,其疏水角增加到1233。 该DLPS系统可用于快速加工微流体芯片,当流路尺寸要求不是很严格时,低成本和高效率等优点使该系统完全适合在普通实验室开展微流体技术的研究。     

微机械谐振式加速度计的研究现状及发展趋势

微机械谐振式加速度计(MMRA)是通过检测加速度施加前后谐振器谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为MEMS传感器的重要发展方向之一。详细讨论了微机械谐振式加速度计设计中的关键技术,难点及对应解决方案、发展趋势。其中,关键技术包括机械结构、激励与检测方式以及谐振器刚度改变方式。分析了谐振器的三种机械结构以及微杠杆工艺误差造成的不对称性;根据谐振器材料的压电特性,可将MMRA分为压电MMRA和非压电MMRA,压电MMRA的激励与检测方式都是压电激励/压电检测,非压电MMRA主要为静电激励/电容检测;讨论了轴向应力和静电刚度这两种谐振器刚度改变方式的原理和适用范围。微机械谐振式加速度计主要存在四个技术难点:机械耦合、温度特性、工艺误差、组装与封装,并针对这四点给出了相应的解决方案。集成,静电刚度,新材料,多轴以及更高的性能指标将是今后微机械谐振式加速度计的主要发展趋势。     

捷联惯性测量单元的配置方式

捷联惯性测量单元较“平台式”惯性测量单元在功能上有新的突破，即前者能实现三维定位，后者只能实现水平二维定位。人们常提及的捷联惯性测量单元是指多陀螺多加速度计的测量单元，即测量过程中用线性加速度计测量运动体的线性加速度，用陀螺仪测量运动体转动角度、角速度或角加速度的测量装置。该类惯性测量单元造价昂贵，针对此，人们在利用多个线性加速度计的适当组合还可以测量运动体的转动角速度甚至转动角加速度等角度信息原理的基础上，提出了无陀螺多加速度计捷联惯性测量单元和单陀螺多加速度计捷联惯性测量单元的实现方案。     

微腔型PCR芯片的多体系集总热容法分析

本文采用多体系集总热容法分析了微腔型PCR芯片的热循环过程,研究了芯片的温度变化规律,并提出了芯片功耗的预测方法。数值模拟表明,多体系集总热容法可以被用来估计微腔型PCR芯片的温度变化,并能够准确地预测芯片所需功耗。     

混合型集成光学加速度计集成光学芯片

本文描述了应用于地震勘探的混合型集成光学加速度计集成光学芯片的工作原理及结构特点。完成了各单元波导器件的设计计算，实现了7个波导器件的单片集成，并与输入、输出光纤等器件的混合集成。具有体积小，稳定可靠的独特优点。     

用于加速度计的硅基拉链光子晶体腔光机系统

基于光子晶体微腔的腔光机加速度计将机械谐振子及高品质因数光子晶体腔相结合，其中的机械振子在机械震荡模式下对微弱力/位移敏感的特性，可以实现极低的噪声水平，理论上能够达到标准量子噪声极限，是高精度加速度计的重要发展方向。对拉链式光子晶体腔光机加速度计的原理和结构特点进行分析，设计了一种应用于加速度计的硅基拉链式光子晶体腔和机械振子结构。分析了拉链腔的结构参数对光学Q值的影响，通过调节结构参数将光腔的谐振频率控制在195 THz附近，并分析了机械振子和光腔的机械谐振特性，光腔的有效质量为30 pg，加上机械振子后有效质量为3.1 ng，光机耦合率达到GHz/nm量级，为基于硅基拉链腔加速度计的制造和表征提供了指导。     

激光二极管高效铜微通道冷却器设计

 通过对铜微通道冷却器的散热分析，设计出５层结构的模块式铜微通道冷却器。采用常规的线切割工艺加工，散热通道宽大约200μm，深300μm，各层间用真空钎焊的方法组装。该冷却器对于腔长06mm、宽10mm的线阵激光二极管芯片热阻为0.58℃/W。通过面阵激光二极管封装实验证明，该冷却器可用于10％占空比工作的面阵激光二极管封装。     

薄膜体声波谐振器的力敏特性研究（英文）

薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力敏特性。首先,采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下集成在硅微悬臂梁上的压电薄膜的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量。其次,采用谐响应分析,对比空载和不同惯性力载荷作用下FBAR微加速度计的谐振频率和偏移特性,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。最后仿真分析得到:惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。     

薄膜体声波谐振器的力敏特性研究

薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力敏特性。首先,采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下集成在硅微悬臂梁上的压电薄膜的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量。其次,采用谐响应分析,对比空载和不同惯性力载荷作用下FBAR微加速度计的谐振频率和偏移特性,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。最后仿真分析得到:惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。     

电子学与光电子学学科研究进展

1 电子学 在微电机技术研究方面，体硅溶片工艺研究取得新进展。结合新建成的体硅MEMS工艺平台，开展了体硅溶片关键工艺研究。体硅溶片工艺能力达到线宽2μm、结构层厚度20-30μm、横向加工误差1μm，键合对位精度3μm、硅-玻璃间隙小于5μm。使用体硅溶片工艺研制出梳齿结构硅微加速度计样品。研制出φ11mm和φ28mm两种专用微型行波超声波电机。通过理论分析和试验研究了影响超声波电机可靠性和稳定性的关键因素。     

基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以Spartan II系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统。基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储。利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理。经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性。     

HV LED芯片开创照明高效率时代

正传统DC LED芯片是在大电流低电压下工作,为提升使用电压,一般采用集成封装(COB)结构,即多颗芯片串并联。虽然目前LED照明应用仍然以DC驱动为大宗,但是该技术经由AC/DC转换能源后驱动灯具照明,不仅增加了应用成本,也增加了产品的复杂度,使整体节能效益降低。HV LED直接在芯片级就实现了微晶粒的串并联,使其在低电流高电压下工作,将简化芯片固晶、键合数量,封装成本降低。HV芯片是在单位面积内形成多颗微晶粒集成,避免了芯片间BIN内波长、电压、亮度、跨度     

用原子芯片操纵中性原子

原子芯片提供了一个稳定、精确且功能强大的实验平台来制备和操纵中性超冷原子。本文概述了近年来原子芯片的研究发展状况，并介绍了原子芯片上微势阱的设计原理以及几个典型的原子芯片实验，然后讨论了芯片实验中的原子损失、加热和退相干机制，最后对原子芯片可能的发展方向进行了预测。     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征，纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件，实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加上技术，文章对微纳米加上技术做了一个综合的介绍，简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别，在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则，并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测。