MEMS运动件的芯片外机械驱动方法

研究MEMS微结构的片外机械式驱动问题 ,介绍了在MEMS硅芯片背面贴合一块宏观尺度PZT片的驱动思想即PZT产生机械运动 ,在硅固定件与微运动件之间产生动量耦合 ,从而驱动微运动件。重点探讨脉冲驱动、振动驱动两大类基本驱动方法及其特点 ,介绍国外代表性研究结果 ,并提出对该方法进一步研究的观点与设想。     

MEMS运动件的芯片外机械驱动方法

研究MEMS微结构的片外机械式驱动问题，介绍了在MEMS硅芯片背面贴合一块宏观尺度PZT片的驱动思想即PZT产生机械运动，在硅固定件与微运动件之间产生动量耦合，从而驱动微运动件。重点探讨脉冲驱动、振动驱动两大类基本驱动方法及其特点，介绍国外代表性研究结果，并提出对该方法进一步研究的观点与设想。     

压电膜片的优化设计及在微泵中的应用

压电驱动是微机械系统(MEMS)微执行器最有发展前途的驱动方式之一。该文采用ANSYS有限元软件对压电膜片结构参数和在微执行器上的装配方法进行了优化设计,得到PZT/Si,PZT/Cu压电膜片结构的优化数据,将其应用于有阀微泵的研制。经测试,微泵压电驱动效果与仿真结果一致,微泵背压可达836 Pa,流量达1.4 mL/min。     

基于锆钛酸铅的低电压驱动MEMS电场传感器研究

该文提出一种基于锆钛酸铅(PZT)的低电压驱动微机电系统(MEMS)电场传感器。该传感器基于电荷感应原理,其敏感单元由固定电极和可动电极构成。固定电极与可动电极均为感应电极,同时两者又是屏蔽电极。在PZT压电材料的驱动下,可动电极产生垂直于敏感芯片基底的振动并且与固定电极形成交互屏蔽,当存在待测电场时,分别在可动电极和固定电极上产生相位差为180°的感应电流信号。该文进行了传感器的设计和有限元仿真,提出敏感微结构的加工工艺流程,突破了基于PZT压电材料的可动电极MEMS工艺兼容制备技术,完成了敏感芯片制备,对传感器进行了性能测试。该传感器具有工作电压低的突出优点。实验测试表明,在0～50 kV/m电场强度范围内,采用1 V交流驱动电压,电场传感器的灵敏度为0.292 mV/(kV/m),线性度为2.89%。     

辐射电场型压电薄膜实验研究

介绍一种新型的辐射式场压电薄膜(RFD).该薄膜在柔性薄膜(Kapton)上印制螺旋电极并对称粘结在PZT压电陶瓷薄片两侧,加载电压后,螺旋电极产生辐射式电场,驱动PZT压电陶瓷片产生径向变形.通过对RFD压电薄膜性能实验的研究,结果表明驱动电压和频率是影响膜片变形的主要参数;在 400 V、5 Hz的正弦波驱动下,RFD压电薄膜可获得最大位移.该文制作的压电膜片具有变形稳定,性能稳定可靠和易控制等优点.     

硅基PZT压电薄膜微传感器的结构设计和实验研究

对硅基锆钛酸铅(PZT)压电薄膜微传感器进行了结构和版图设计.根据MEMS加工工艺和标准硅基IC工艺的特点,获得了硅基PZT压电薄膜微悬臂梁结构系统工艺流程中的关键工艺技术和典型工艺条件.对PZT压电薄膜的制备和微细图形化进行了较为详细的实验研究,最后成功地制备出硅基PZT压电薄膜微传感器样品.这对集成化芯片系统的进一步发展打下了良好的实验基础.     

硅基PZT压电薄膜微传感器的结构设计和实验研究

对硅基锆钛酸铅(PZT)压电薄膜微传感器进行了结构和版图设计.根据MEMS加工工艺和标准硅基IC工艺的特点,获得了硅基PZT压电薄膜微悬臂梁结构系统工艺流程中的关键工艺技术和典型工艺条件.对PZT压电薄膜的制备和微细图形化进行了较为详细的实验研究,最后成功地制备出硅基PZT压电薄膜微传感器样品.这对集成化芯片系统的进一步发展打下了良好的实验基础.     

MEMS超声分离腔二维简正模式谐振频率的研究

以基于二维简正模式的微机电系统(MEMS)超声分离器的结构模型为研究对象,首先根据声电类比原理,得到超声分离腔的二维等效电路模型,通过该模型分析计算二维简正模式的谐振频率;接着通过Ansys软件对MEMS超声分离器进行有限元的仿真分析,验证了等效电路模型的可行性,并得到了最佳激发频率;最后在实验中分别采用单片PZT激发(2,1)阶和双片反相位PZT激发(1,1)阶的简正模式,均取得了一定分离的效果.     

PZT压电薄膜无阀微泵的制备工艺及实验研究

介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,对其性能进行了实验研究,结果表明:电压和频率对流速均有显著影响。在7.5 V1、80 Hz的正弦电压驱动下,该压电微泵的最大输出流速为2.05μL/min。该文制作的微泵具有流量稳定,驱动电压较低,性能稳定可靠和易控制等优点,可满足微流体系统的使用要求。     

TiNi合金薄膜的脉冲激光沉积制备与应用

概述了三种TiNi合金薄膜的制备方法,其中重点阐述了脉冲激光沉积法,并详细介绍了TiNi合金薄膜作为微驱动元件在微流体控制系统和微操作系统中的应用.随着薄膜制备工艺和性能研究的发展,TiNi合金薄膜将在复合智能材料与结构、MEMS驱动和传感元件的设计与制造等方面具有更广阔的应用前景.     

硅基PZT压电驱动微开关的设计和优化

采用压电多层微悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜微悬臂梁驱动微开关的机械性能，提出了一种新的硅基PZT压电复合多层薄膜微悬臂梁驱动微开关的制作方法。利用有限元分析软件ANSYS7.O对微悬臂梁结构进行了模态分析，探讨了结构参数与微悬臂梁运动特性的关系及影响压电薄膜微开关性能的因素，进一步模拟了0．3V工作电压下微开关的位移。结果表明，经优化后的压电薄膜微开关可进一步应用到集成化芯片系统中。     

利用微运动分析仪研究MEMS器件的运动特性

介绍了一种计算机控制的微运动分析仪（MMA）,用来研究微机电系统（MEMS）中可动部件的运动特性。它采用了2种光学无损测量方法：计算机微视觉方法用于面内运动测量;相移干涉方法用于离面运动测量。这个高度集成的系统包括了高性能成像系统、驱动电路、数据采集和分析软件。MMA利用频闪照明方法冻结器件的快速运动,可以测量1Hz～10MHz频率的三维运动特性,达到了nm级分辨力。通过研究一个微加工多晶硅微谐振器的运动特性来说明MMA的强大功能。     

新型MEMS微致冷器可行性研究

MEMS的高能量密度驱动和IC高度集成使MEMS器件严生较强的热效应,影响了MEMS器件的稳定性和寿命。传统的致冷器与待致冷器件是相对独立的器件,无法满足MEMS器件局部有效致冷和系统集成的要求。介绍了一种新型铁电薄／厚膜MEMS微致冷器的原理和设计,探讨其作为MEMS致冷器的可行性,该致冷器可以在较大工作温度范围内,对基于IC硅工艺的MEMS器件和普通IC芯片进行致冷。     

低维纳米材料的力学性能测试技术研究进展

低维纳米材料作为纳机电系统(NEMS)中重要的结构层材料,其力学性能与变形失效机理的研究直接影响NEMS的功能实现、可靠性分析与寿命预测。首先,介绍了现有低维纳米材料力学性能测试技术,如纳米压痕法、基于原子力显微镜(AFM)的纳米力学测试法、基于电子显微镜(EM)的原位纳米力学测试法与基于微机电系统(MEMS)技术的片上纳米力学测试法,并讨论了各种测试方法的优缺点与存在的挑战性。然后,详细介绍了低维纳米材料力学测试,特别是片上纳米力学测试中的关键技术,如低维微纳米试样的拾取、操纵与固定技术、片上微驱动技术、片上微位移与微力检测技术。最后,得出基于MEMS技术的片上力学测试方法有望成为低维纳米材料力学测试的发展方向,并指出此方法中存在的问题。     

MEMS技术现状及应用

微机电系统(MEMS)技术是一门新兴的技术,它将微电子技术和精密机械加工技术融合在一起,实现了微电子与机械的融为一体。近年来,对MEMS的技术发展、加工工艺及其产业化的研究也被越来越多的人所重视。文章介绍了MEMS的特点与技术发展现状、MEMS器件的类型及其功能,并以多层弯曲磁芯结构微执行器为例介绍了磁驱动微执行器工作原理与制作工艺过程。     

PZT铁电薄膜刻蚀的研究进展

PZT铁电薄膜器件在微电子领域有着广泛的应用，可用于制备微机械系统(MEMS)、DRAM、红外探测器等，而薄膜的微图形化刻蚀技术是制备工艺中重要的环节。该文主要介绍了PZT铁电薄膜刻蚀技术的研究进展和应用，并对各种刻蚀法进行分析和对比。     

基于改进LK光流法的MEMS面内运动分析技术

为获取微机电系统(MEMS)面内运动过程中的动态 特征,文中提出了一个MEMS面内运 动测量系统．该系统通过FPGA产生相机外触发和频闪光源两路时钟同步驱动脉冲,利用频闪 成像的原理对谐振状态下的MEMS器件进行图像采样．对图像序列进行Canny边缘检测后,引 入Shi-Tomasi角点和Lucas-Kanade光流追踪的方法进行运动分析,获取器件的幅相信息参 数 ．使用该系统对一个定制的微陀螺仪进行实验测量,实验证明该技术可实现MEMS面内运动的 亚像素精度测量,与传统的LK光流法匹配相比,能够减少由图像灰度值变化带来的测量误差 ,同时该方法具有较好的测量精度,测量重复性可达10 nm。     

基于MEMS的光开关技术研究

介绍了光开关、MEMS和MEMS光开关的基本概念.基于功能实现,重点分析了二维和三维MEMS光开关的实现机理与特性.针对两者不足,研究了一维MEMS光开关.分析了MEMS光开关的驱动方式,并针对静电驱动、二维MEMS光开关,研究了MEMS光开关控制系统.     

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源的设计与研究

压电陶瓷(PZT)微位移器是近年发展起来的新型微位移器件,其具有体积小,推力大,精度高等特点,驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件.该文通过研究直接数字频率合成技术(DDS)及任意波形发生器的相关技术,采用现场可编程逻辑器件(FPGA)与单片机相结合的模式成功设计了PZT驱动电源.测量结果表明,所设计的驱动电路输出电阻小,负载能力大,电路结构简单可靠,响应速度快,有良好的动态性能.     

PZT铁电薄膜的雾化湿法刻蚀技术研究

PZT薄膜的微图形化是制备基于PZT薄膜微传感器和微驱动器的关键技术之一。通过引入雾化技术,改进了传统的PZT薄膜湿法刻蚀方法,进一步减小了薄膜微图形的侧蚀比,提高了图形的转化精度。选用体积比为1∶2∶4∶4的BHF/HCl/NH4Cl/H2O溶液作为刻蚀液,对溶胶-凝胶法制备的1μm厚PZT薄膜作雾化湿法刻蚀,刻蚀速率为28 nm/s,侧蚀比为0.5∶1。对所得样品表面区域进行EDS分析表明,所得PZT薄膜图形表面无残留物,该工艺可用于MEMS领域中PZT薄膜的微图形化。