基于振动式发电机的微型驻极体研究

针对静电式微型振动式发电机的核心材料--微型化二氧化硅/氮化硅驻极体搭建出了合理的充电实验平台,对充电时的温度、湿度、充电电压、针尖电极的形状、充电时间等参数对驻极体充电后的性能的影响进行实验分析,对加工出的满足要求的微型化驻极体进行性能测试,得到驻极体表面电位大小和稳定性与充电过程的参数的一些联系,总结出了关于提高微型化驻极体表面电位大小以及稳定性的充电条件和方法.     

静电吸合对力平衡式隧道加速度传感器的影响

隧尖与阳极之间的可控间距是关系到隧道加速度传感器能否正常工作的一个重要参数,静电吸合限制了该可控间距的范围,本文从理论上分析了静电吸合对隧道加速度传感器设计的影响。对于质量块作活塞式运动的平动型隧道加速度传感器,只有当隧尖与阳极之间的初始间距小于两个反馈电极之间的初始间距的三分之一加上发射间距的和时,力平衡才能实现。对于质量块由多根平行悬臂梁支承的隧道加速度传感器,首次提出并证明,增大隧尖与悬臂梁末端的水平距离可以扩大锥尖高度和锥尖与阳极之间的初始间距的取值范围,从而降低对传感器加工工艺的要求。     

Stress control of silicon nitride films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition

Stress controllable silicon nitride(Si Nx) films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) are reported. Low stress Si Nx films were deposited in both high frequency(HF) mode and dual frequency(HF/LF) mode. By optimizing process parameters, stress free(-0.27 MPa) Si Nx films were obtained with the deposition rate of 45.5 nm/min and the refractive index of 2.06. Furthermore, at HF/LF mode, the stress is significantly influenced by LF ratio and LF power, and can be controlled to be 10 MPa with the LF ratio of 17% and LF power of 150 W. However, LF power has a little effect on the deposition rate due to the interaction between HF power and LF power. The deposited Si Nx films have good mechanical and optical properties, low deposition temperature and controllable stress, and can be widely used in integrated circuit(IC), micro-electro-mechanical systems(MEMS) and bio-MEMS.     

基于喇曼-奈斯衍射的MOEMS加速度计的设计与工艺实验

本文主要设计了一种新型的基于喇曼奈斯声光衍射的微光机电加速度计。它主要由一个声光移频器与一系列光波导构成。文章首先对器件的基础理论与基本原理做了简要的介绍。然后设计了一种基于弯曲板波的延迟线振荡器做为声光移频器,其克莱因-考克参数为0.38。设计了厚度2微米,宽度0.6微米的单模光波导用于光的传输,同时还设计了波导偏振器以保证波导内的光具有相同的偏振方向。接着,基于前文的设计,文中提出了基于硅工艺的器件加工方案与流程,并详细讨论了加工流程中存在的难点与问题。最后针对提出的难点与问题进行了一系列的工艺实验,找到了解决难点和问题并复合设计要求的工艺条件与参数,实验结果表面本文提出的器件的设计与加工是可靠可行的。     

多晶硅微型电极阵列的研制

讨论了pn结对制作硅微电极阵列的局限性,提出了一种在沟道侧壁制作多晶硅电极阵列的设计和制作方法.实验结果表明,利用该方法研制的微电极阵列不仅克服了pn结的影响,能够为MEMS芯片器件提供所需的工作电压,而且也为一些小型化电极的设计及研制提供了新的思路和方法.     

压电式振动发电机的建模及应用

振动式压电发电机是一种可为旋转机械故障诊断中的无线传感节点供电的微能源。本文设计了由压电悬臂梁、质量块和固定装置组成的振动式压电发电机,并建立了安装在恒速旋转机械上的悬臂梁式发电机的数学模型。分析了轴向分力对悬臂梁刚度和发电机频率的影响,在考虑悬臂梁受到轴向力影响的基础上,给出了发电机固有频率、输出电压和输出功率的公式。对一个安装于转动框架上的振动式压电发电机进行了测量,结果表明,当框架转动频率为14.25 Hz时,发电机的输出功率约为35 μW,随着旋转机械转动频率偏离发电机固有频率,发电机的输出功率很快降低。     

PECVD法低温制备二氧化硅薄膜(英文)

针对金属层间介质以及MEMS等对氧化硅薄膜的需求,介绍了采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)技术,以SiH4和N2O为反应气体,低温制备SiO2薄膜的方法.利用椭偏仪和应力测试系统对制得的SiO2薄膜的厚度、折射率、均匀性以及应力等性能指标进行了测试,探讨了射频功率、反应腔室压力、气体流量比等关键工艺参数对SiO2薄膜性能的影响.结果表明:SiO2薄膜的折射率主要由N2O/SiH4的流量比决定,而薄膜均匀性主要受电极间距以及反应腔室压力的影响.通过优化工艺参数,在低温260℃下制备了折射率为1.45～1.52、均匀性为±0.64%、应力在-350～-16MPa可控的SiO2薄膜.采用该方法制备的SiO2薄膜均匀性好、结构致密、沉积速率快、沉积温度低且应力可控,可广泛应用于集成电路以及MEMS器件中.     

悬臂梁式压电发电机自主控制快速充电电路设计

针对悬臂梁式压电发电机为储能电路充电速度慢的问题,提出了一种自主控制快速充电思想。通过分析悬臂梁式压电发电机以超级电容器为负载时的输出特性,采用MATLAB/Simulink仿真得出超级电容器充电最快的时段,设计出以微功耗单片机ATmega168为控制核心的自主控制快速充电电路。实验证明,该电路充电储能比传统的快3倍以上,实现了微型发电机应用中快速充电和自主控制功能,满足了连续振动中微功耗电子器件、传感器及间歇式大功耗电路的要求。     

新型多参数水质分析仪流路控制系统的设计

以单片机为核心,运用十联体电磁阀、三通阀和微型步进蠕动泵等流控器件设计新型多流路控制系统.对比测试结果表明,该系统能完成20多种流路切换,进样速度快,加样误差小于1%,能快速、高效地清洗进样通道,并避免交叉污染,而且成本低、不易堵塞、稳定性良好.     

基于喇曼-奈斯衍射的微光机电加速度计理论分析和原理验证

本文设计并模拟了了一种新型的基于喇曼-奈斯衍射的微光机电（MOEMS）加速度计。该加速度计将通过MEMS技术制造,并具有与已见报导的MOEMS加速度计完全不同的敏感原理。本文详细讨论了该新型加速度计的基础理论与原理;建立了弯曲板波延迟线振荡器的3D有限元模型,进行了谐响应分析和瞬态分析,得到器件工作频率在40MHz左右;最后建立了该微型加速度计的宏模型,对该器件的可行性进行了论证。该新型加速度计具有灵敏度高、抗辐射等优点,具有很大的应用前景。