振动作用对MEMS微结构湿汽吸附的影响

为了提高检测微机电系统（micro-electro-mechanical systems, MEMS）结构谐振频率的准确性,笔者针对湿汽对MEMS微结构影响的问题,进行了实验设计,并分析了MEMS微结构在振动载荷下谐振频率的变化特性．结果表明,振动初期谐振频率的变化是由于MEMS微结构吸附及解吸附湿汽的作用造成的,而并非是由结构刚度的变化引起的．因此,利用谐振频率检测结构参数变化的实验中,考虑环境湿度的影响十分必要．     

InP与In1—xGaxAsyP1—y／InP的电解液电调制反射光谱

研究了ＩｎＰ样品和Ｉｎ１－ｘＧａｘＡｓｙＰ１－ｙ液相外延片在３００～８００ｎｍ范围内的电调制反射光谱，利用Ａｐｓｎｅｓ三点法计算了临界点能量，增宽因子和自旋轨道分裂值。通过实验曲线与理论公式的拟合，确定了临界点能维数及相位因子，并且间接提供了被测Ｉｎ１－ｘＧａｘＡｓｙＰ１－ｙ四元合金的组份值及其它临界能量值Ｅ０和Ｅ２。     

微加工硅悬臂梁在振动环境下的可靠性分析

分析了悬臂梁在横向振动下的响应,将悬臂梁看作一个质量分布参数系统,采用梁的线性弯曲振动方程,运用数学物理方法计算出悬臂梁在振动载荷下的位移响应和应力分布.根据位移和应力的最大值判断悬臂梁可能的失效模式,从而为MEMS器件可靠性设计提供依据.     

冲击下悬臂梁断裂可靠性的节点分析法

随着微系统高密度和高集成度化趋势的发展,人们开始关注解决系统全局可靠性问题的设计和模拟方案。本文将传统电路领域的节点分析法移植到微系统的可靠性分析领域。通过对冲击下悬臂梁断裂可靠性问题的分析,演示了节点法分析系统全局可靠性问题的流程和可行性。利用冲击实验测量了不同方向和大小加速度冲击下的悬臂梁的断裂可靠度,基于节点模型结果和Weibull理论分析,指出工艺缺陷引起的早期失效是导致实验中较细悬臂梁约10%断裂失效几率的主要成因。     

多晶硅薄膜离面疲劳特性研究

多晶硅薄膜材料为微电子机械系统(MEMS)器件最重要的材料之一,对其疲劳特性的研究是现阶段失效分析研究的热点和重点.利用表面加工的多晶硅矩形微悬臂梁结构对该问题展开实验研究.通过干法刻蚀在微悬臂梁根部制作纵向应力集中区,利用静电激励激励微悬臂梁进行离面振动,谐振频率检振方法跟踪微悬臂梁机械性能的变化.结果证明在1010～1011次循环振动载荷作用后,微悬臂梁结构刚度下降,谐振频率减小,频率最大绝对偏移量达到1.544 kHz,相对偏移量达到结构本征频率的1.3%.这些结果首次验证了MEMS结构在离面振动方向上也存在显著疲劳现象.和已有文献相比,实验中结构所受应力幅度较其小2个数量级(约1～10 MPa量级),而频率偏移量却高于其数十倍.这很可能是因为纵向干法刻蚀引入了较大的粗糙度,显著加速了多晶硅结构的晶界分离速度,因而也加速了疲劳.     

双绝缘层MIMIS隧道结发光性能的研究

介绍了一种新型光电器件,即双绝缘层MIMIS隧道发光器件的结构和制备.根据量子力学隧穿共振效应解释了该结构发光光谱的特点,利用俄歇谱仪和原子力显微镜分析了器件失效的原因,对进一步优化双绝缘层MIMIS器件的结构和工艺条件具有一定的指导意义.     

MEMS器件在冲击下的可靠性

MEMS器件在制造、运输和使用过程中不可避免地受到不同程度的冲击作用,分析和认识MEMS器件在冲击下的响应和失效模式,对提高器件的耐冲击和可靠性具有一定的指导意义。本文综述了MEMS器件的冲击测试和理论分析方法,对MEMS器件的可靠性设计具有一定参考价值。     

多晶硅梁疲劳损坏特性的研究

针对多晶硅的疲劳失效机理,人们已经提出了一些解释的模型.然而,到目前为止没有一种模型能够全面地阐述疲劳失效机理.本文旨在采用参量的渐变,如平均杨氏模量E,来反映MEMS多晶硅梁的疲劳.通过测试周期性载荷下双端固支梁结构的pull-in电压变化,确定杨氏模量E的变化,进而表征梁的疲劳失效状态.     

COB封装中热－机械耦合效应的研究*

COB(Chip on Board)是微电子和MEMS中常用的封装工艺之一,但该封装结构中由于多层异质材料耦合引入的热失配将对器件的性能和可靠性产生重要影响.建立了适于求解结构表面热变形分布的理论模型,利用数字散斑相关方法对COB封装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.利用实验结果和有限元模拟验证了理论模型,并讨论了该模型在封装-器件协同设计中的指导意义.     

多孔硅发光器件的设计与试验

设计了多孔硅电致发光器件，讨论了工艺条件对器件Ｉ—Ｖ特性影响。试验中已观察到微弱的电致发光。认为利用多孔硅制备可见光发光器件是可行的。