基于共晶键合技术的CMUTs结构设计与试验测试

电容式微加工超声换能器(Capacitive micromachined ultrasonic transducers, CMUTs)在超声成像与治疗、3D超声姿态识别等领域具有广泛应用需求。将CMUTs与ICs进行集成是减小寄生电容、提高信噪比的重要途径,然而目前基于熔融键合的CMUTs制备技术需要高温条件(>1000℃),无法实现与ICs的集成制备。开发基于共晶键合的CMUTs制备工艺是解决上述问题的有效途径。针对该低温工艺,设计了圆形和正六边形空腔CMUTs单元及相应的阵列结构,利用有限元仿真和理论公式分析了CMUTs结构的塌陷电压、谐振频率以及其薄膜在热应力、大气压力条件下的变形。分析结果表明CMUTs塌陷电压及谐振频率在预期范围内,其薄膜在热应力、大气压力作用下不会发生塌陷。对所制备的CMUTs芯片的形貌、结构尺寸、电容以及阻抗频率特性开展试验研究。结果表明芯片形貌、结构参数、电容以及阻抗频率特性与设计预期一致,芯片能正常工作;测试结果验证了CMUTs结构设计与制备工艺的可行性。这些研究对进一步实现CMUTs与ICs的集成设计与制备提供了基础。     

分数布朗运动应用于机械加工表面形貌的评定

本文用分数维布朗运动评定加工表面形貌，通过功率谱分析，获得机械加工表面的分形维数Ｄ、特征尺寸Ｌ０、比例系数Ｋ。分析表明这三个参数能够表征机加工表面，基于分数布朗运动所模拟的轮廓与实际的轮廓无论从外观还是统计量都非常相似。通过讨论还可以看出这种评定方法比传统方法所具有的优越性和代替传统方法的可能性。     

球度误差测试系统的研究

介绍了球度误差测试系统的建立，该系统可完成球体的分度与转位、测量与评定，并对系统的误差进行了分析     

基于线结构光扫描点云数据的数据精简及三角网格剖分

在分析线结构光扫描点云数据特点的基础上，讨论了针对测量点云数据精简算法，包括测量基面数据精简和基于弦高一角度偏差准则的数据精简算法．介绍了散乱数据的基于Delaunay三角剖分优化准则和Liang提出的相邻扫描线之间的三角网格构建方法，并在此基础上提出了一种改进方法，基于优化准则的线结构光扫描点云数据三角剖分算法。该算法符合Delaunay的三角最优剖分．以摩托车后视镜点云数据为例的实验结果表明该方法是有效的和切实可行的．图12，参11．     

柔性机构尺寸与形状优化新方法及实现

针对MEMS复杂器件优化困难的问题，提出了一种柔性机构尺寸与形状优化的新方法。该方法采用遗传算法（GA）与有限元方法（FE）联合的优化策略，用MATLAB软件作为“调度员”，将ANSYS与MATLAB自带的遗传算法工具箱进行有机集成，共同完成柔性机构的优化功能。最后以一种柔性微杠杆机构为例，实现了提出的优化方法，给出了优化的结果。     

基于SIMOX技术的高温压力传感器研制

应用氧离子注入 (Separation by Implantation of Oxygen) SIMOX技术 ,制作适合于高温环境条件下的固态压阻式硅隔离 (SOI)压力敏感元件。采用了一种新型梁膜结合封装工艺 ,有效地解决了被测压力高温冲击问题 ,可应用于航空、航天发动机等恶劣环境下的压力测量。     

用AFM探针诱导局域氧化工艺制备纳米样板的研究

本文介绍了纳米测量系统的组成和纳米样板的研究现状，讨论了AFM探针诱导局域氧化工艺的原理及其影响参数。用该方法进行了一维纳米结构样板的制备，并对实验结果进行了分析。     

基于原子层沉积的Al_2O_3薄膜微观形貌研究

研究利用原子层沉积获得的小于10 nm Al_2O_3薄膜表面形貌特点。采用该技术获得4和8 nm的Al_2O_3薄膜,利用原子力扫描电镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对薄膜表面形貌进行测量,通过最小二乘法和多重分形研究薄膜表面形貌,分析得出利用原子层沉积技术加工超薄Al_2O_3薄膜,其形貌与成膜原理有关,与厚度无关。     

基于SOI的集成硅微传感器芯片的制作

为满足小体积、多参数测量的要求,采用SOI硅片,设计了一种测量三轴加速度、绝对压力、温度参数的单片集成硅微传感器,其中加速度、绝对压力传感器基于掺杂硅压阻效应,温度传感器基于掺杂硅电阻温度效应.根据集成传感器的结构,制定了相应的制备工艺步骤.针对芯片上各电阻间金属引线的可靠性问题和加速度传感器质量块吸附问题提出了有效的改进方法.最后给出了集成传感器芯片的性能测试结果.     

负载刚度对电热微执行器输出性能的影响分析

针对微机电系统中电热微执行器和位移放大机构都具有柔性的事实,从理论上分析了作为负载系统的柔性位移放大机构对微执行器输出位移的影响,并用有限元方法对二者的工作性能进行了仿真.结果表明,电热微执行器外接负载的刚度和执行器本身刚度的比值是影响整个组合器件性能的重要因素.最后用深层反应离子刻蚀技术(DRIE)在硅隔离衬底(SOI)上加工了电热微执行器和柔性位移放大机构,并对其进行了测试,测试结果与有限元分析结果符合得很好.