表面应力测量SOI压阻悬臂梁传感器设计与优化

研究了基于SOI(silicon on insulator)工艺的压阻悬臂梁传感器的静态和动态特性,推导了其用于表面应力测量时灵敏度和分辨率的表达式.分析了各种参数对性能的影响,提出了参数设计与优化的流程.得到了一套灵敏度为-1.8×10-3m/N,分辨率为8.5×10-5N/m,弹性系数为0.023N/m,谐振频率为1.3×104Hz的设计参数.     

硅基衬底Ba0.5Sr0.5TiO3厚膜制备的Sol-gel新方法

介绍了一种改进的制备压电厚膜的sol-gel新方法,通过添加聚乙烯吡咯烷酮(poly vinyl pyrrolidone,PVP)来抑制厚膜中裂纹的产生.文中讨论了最大无裂纹膜厚与PVP摩尔比及热处理的关系,并给出了BST的SEM显微照片.     

用于微全分析系统的数字化微流控芯片的研究

研制出一种基于介质上电润湿(electrowetting-on-d ielectric,EWOD)机制的可编程数字化微流控芯片。它采用“三明治”结构:受控离散液滴被夹在两极板之间;下极板以硅为衬底,掺杂多晶硅作为芯片微电极阵列,其上涂覆有Teflon(AF1600薄膜的S iO2作为疏水性介质层;上极板是涂覆有Teflon(AF1600疏水薄膜的透明电极。通过分析数字化微流控系统的基本操作(离散液滴的传输、拆分及混合)的物理机理和模拟优化,在35 V低驱动电压下实现了约0.35μL和0.45μL去离子水离散液滴的传输和合并,并在70 V驱动电压下实现了0.8μL液滴的拆分等操作。     

一种新型基于电润湿的受光反射型显示单元

利用电润湿原理制备了一种新型受光反射型显示单元。利用具有良好黏合性、疏水性和耐油性的PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料,研制了结构精简的反射型显示单元,成功地控制了显示单元中油滴的扩张与收缩,实现了像素单元对比度的变化。     

实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法

本文介绍实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法——双频温度自测法.AT切石英谐振器各泛音次数的频率温度曲线不同,利用基频与3次泛音除一阶温度系数不同外其他各阶温度系数相等的特性,基频的3倍频与3次泛音频率的差频输出与温度近似成线性关系.同时激励并测量基频和3次泛音频率,经过微处理器计算差频实现谐振器温度自测并进行晶体振荡器的微处理器温度补偿.与使用分立温度传感器相比,消除了测温元件与石英谐振器温度时间常数不同以及温度场梯度造成的测温误差,提高了测温和补偿精度.     

A readout integrated circuit based on DBI-CTIA and cyclic ADC for MEMS-arraybased focal plane

A readout integrated circuit (ROIC) for a MEMS (microelectromechanical system)-array-based focal plane (MAFP) intended for imaging applications is presented. The ROIC incorporates current sources for diode detectors, scanners, timing sequence controllers, differential buffered injection-capacitive trans-impedance amplifier (DBI-CTIA) and 10-bit cyclic ADCs, and is integrated with MAFP using 3-D integration technology. A small-signal equivalent model is built to include thermal detectors into circuit simulations. The biasing current is optimized in terms of signal-to-noise ratio and power consumption. Layout design is tailored to fulfill the requirements of 3-D integration and to adapt to the size of MAFP elements, with not all but only the 2 bottom metal layers to complete nearly all the interconnections in DBI-CTIA and ADC in a 40 μm wide column. Experimental chips are designed and fabricated in a 0.35 μm CMOS mixed signal process, and verified in a code density test of which the results indicate a (0.29/-0.31) LSB differential nonlinearity (DNL) and a (0.61/-0.45) LSB integral nonlinearity (INL). Spectrum analysis shows that the effective number of bits (ENOB) is 9.09. The ROIC consumes 248 mW of power at most if not to cut off quiescent current paths when not needed.     

用于微流控芯片系统的超疏水表面的制备

为了分析超疏水表面的物理特性及应用前景,介绍了粗糙超疏水表面的两种理论模型,提出了一种基于MEMS加工技术的超疏水表面制备工艺,即利用ICP刻蚀工艺制备规则的硅方柱,并用旋转涂覆TeflonAF1600作为疏水薄膜,制备了疏水特性可控的硅表面。对接触角进行了测量,结果表明,在平整Teflon薄膜表面上,去离子水液滴的本征接触角约为117°,在边长间距比为10μm/35μm的方柱表面上的去离子水液滴显现接触角可达170°。另处,还给出了为避免Wenzel液滴出现的“安全”设计参数(方柱间距边长比小于2.5),以及一种基于润湿性梯度的微流体操控方案。     

表面应力测量SOI压阻悬臂梁传感器设计与优化

研究了基于SOI(silicon on insulator)工艺的压阻悬臂梁传感器的静态和动态特性,推导了其用于表面应力测量时灵敏度和分辨率的表达式.分析了各种参数对性能的影响,提出了参数设计与优化的流程.得到了一套灵敏度为-1.8×10-3m/N,分辨率为8.5×10-5N/m,弹性系数为0.023N/m,谐振频率为1.3×104Hz的设计参数.     

硅基衬底Ba0.5Sr0.5TiO3厚膜制备的Sol-gel新方法

介绍了一种改进的制备压电厚膜的sol-gel新方法,通过添加聚乙烯吡咯烷酮(poly vinyl pyrrolidone,PVP)来抑制厚膜中裂纹的产生.文中讨论了最大无裂纹膜厚与PVP摩尔比及热处理的关系,并给出了BST的SEM显微照片.     

鼓形AT-切石英谐振器的力频特性

讨论了鼓形ＡＴ－切石英谐振器的力频特性。理论基础是初始有限变形上叠加弹性增量变形,并且使用了Ｍｉｎｄｌｉｎ所提出的把应变应力展开成板厚的级数的方法。在把三维运动方程简化为二维运动方程后。推导了带有电极的ＡＴ－切石英谐振器的运动微分方程。为了得到鼓形ＡＴ－切石英谐振器的Ｒａｔａｊｓｋｉ系数,在计算石英片在初始应力作用下的应力应变分布时考虑了石英各向异性的特性。将计算结果与其他研究者的实验和理论结果进行了比较。