GaAs微结构中共振隧穿薄膜介观压阻效应研究

设计并利用控制孔技术加工了GaAs基微结构和基于该微结构的共振隧穿薄膜,并通过实验研究了微结构中共振隧穿薄膜的介观压阻效应,试验结果表明其介观压阻灵敏度比硅的最大压阻灵敏度高一个数量级.     

金刚石氮空位中心的研究进展及应用

综述了金刚石中氮空位(NV)中心的研究进展及应用。金刚石中NV中心是由一个氮原子取代金刚石中的一个碳原子,然后捕获周围的一个空穴形成的,是一种独特的荧光光散射吸收光谱晶格缺陷。首先介绍了金刚石晶体中NV中心的晶体结构以及光学和电学等基本性质。系统综述了金刚石中NV中心的国内外研究现状,包括在物理和生物等领域的重要应用。分析了其在磁场测量、温度测量、角速率测量的超高灵敏度优势,生物标记应用上的稳定性优势以及其他方面的独特的应用前景。指出了金刚石NV中心存在的可扩展性需提高和物理机制需继续研讨等问题,并且展望了金刚石NV中心未来的发展趋势。     

光学微腔相位调制解调技术分析及实现

理论分析了相位调制的原理及锁相放大器的解调原理。利用多光束干涉原理对微腔的谐振特性进行了分析并对其及环形谐振腔进行了相位调制解调仿真分析。设计搭建了基于光学谐振腔的相位调制解调系统。基于搭建的光学谐振腔的相位调制解调系统利用正弦波对微腔进行了调制解调测试, 得到了良好的测试结果并使用光纤环形谐振腔验证了调制解调系统及调制方法的可行性, 得到了光纤谐振腔的低频调制解调信号及边带调制解调信号, 为进一步研究光学谐振腔谐振点的跟踪锁定奠定了基础。     

四元阵列MEMS矢量水听器的有限元分析

运用ANSYS Workbench12.0有限元软件对一种单片四元阵列微机电系统(MEMS)矢量水听器微结构进行了有限元分析。首先介绍了四元微结构的工作原理,然后推导了四元微结构的数学模型并建立了有限元模型,最后对该微结构进行了静、动态特性分析,得到了该四元微结构的电压灵敏度为0.6 mV/Pa,维间耦合≤1.6%,固有频率为1 982.5 Hz,满足水听器设计指标。     

MEMS压阻式超声传感器阵列的设计与测试

The design,fabrication and packaging of a type of MEMS piezoresistive ultrasonic transducer array are introduced.The consistency of the resonance frequency and the sensitivity of the array are tested.Moreover,we detect the directivity and the multi-target identification ability of the array.The results of the consistency of the resonance frequency and the sensitivity show that there is a gap between the practical and theoretical results.This paper analyzes this problem in detail and points out the direction of improvement.As for the directivity,the actual result is consistent with the theoretical one.The results of multiple target distinguishing tests demonstrate that the smallest resolution angle of the array is 5.72°when the distance between the sensor array and measured objects is 2 m.     

基于电共轭液的人工肌肉及微手指研究

总结了几种传统人工肌肉的工作原理、特点及其在机器人驱动中的应用现状,分析了面向机器人驱动的传统人工肌肉技术的不足。在描述电共轭液的性能特性基础上,指出基于电共轭液的人工肌肉及微手指不仅在电能到机械能的转化过程中表现出显著的能量转换效率和高灵敏度等性能优点,而且与天然肌肉的驱动原理极其相似,在智能化的机器人驱动方面更具发展潜力。在此基础上,回顾了基于电共轭液的人工肌肉和微手指的研究进展,提出材料研究、作用机理和驱动电压低压化是基于电共轭液的仿生器件研究亟需解决的问题,以及未来的发展趋势及应用前景。     

Micro capacitance detection circuit for MEMS capacitive sensor

With the development of micro-electr o-mechanical system(MEMS) technolog y,the MEMS-based capacitive sensor has been widely applied in the field of ele ctron components.However,the capacitance of the micromachined sensor is so sma ll that the detection of the smaller value change of the capacitance is a great challenge.Based on the principle of charging and discharging of the capacitor,a kind of pulse width modulated differential circuit is introduced in this paper.For subsequent amplification,a modified amplifier is presented.The different ial circuit converts the weak capacitance change to the change of the pulse widt h of the output voltage,and the linear relationship can be obtained.And the mo dified amplifier implements the processes of amplification and filtering synchro nously,and a large DC output voltage can be obtained by the lo w-pass filter.T he designed circuits have advantages as simplified circuit,high voltage stabili ty,perfect linearity and resolution.Besides,it is feasible to be integrated w ith the sensor to largely reduce the transmission error and interference.     

HEMT高灵敏度微加速度计的设计与测试

根据压阻传感原理设计了GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)器件与Si基悬臂梁-质量块结构集成的微加速度。通过ANSYS结构应力仿真,GaN基HEMT作为敏感单元置于微悬臂梁结构根部的应力最大处。同时对微加速度计的关键研制工艺进行了设计和研究,成功制备出具有力电耦合特性的传感结构。并且测试了微结构在静态0～10g的惯性测试,结果表明GaN基HEMT器件具备明显的力电耦合效应,该微加速度计的灵敏度为0.24 mA/g,线性度为12.4%,适合研制高灵敏度的微加速度计。     

沟道角度对微加速度计性能的影响

通过设计与悬臂梁呈不同角度的沟道,对GaAs基金属半导体场效应晶体管(MESFET)的微加速度计的输出特性进行了初步测试研究。设计了GaAs MESFET的材料层结构并采用四梁固支结构。通过表面浅工艺加工出GaAs MES-FET微加速度计。将敏感单元GaAs MESFET嵌入四梁靠近根部的位置。设计了3种不同的沟道角度,分别与悬臂梁呈45°、90°、0°,通过实验定量分析了GaAs MESFET在受到外力时,不同沟道角度的GaAs MESFET加速度计的灵敏度,且0°时灵敏度最高。最终指导传感器的优化设计,为进一步提高微加速度计的灵敏度奠定基础。     

双势垒量子阱薄膜力电耦合特性实验

用分子束外延方法在(001)GaAs衬底上生长了AlAs/InGaAs双势垒量子阱薄膜结构.介绍了量子阱薄膜在(110)与(110)方向单轴压应力作用下的力电耦合实验,测试出量子阱薄膜在室温下随着外加压力变化的I-V曲线.测试结果表明:量子阱薄膜I-V曲线的共振峰在(110)方向单轴应力作用下向正偏压方向漂移,在(110)方向应力作用下向负偏压方向偏移,并分析了量子阱薄膜力电耦合效应的物理成因.该结果与基于量子阱力电耦合特性的介观压阻理论的研究结果相吻合.