MEMS THz滤波器的制作工艺

基于MEMS技术制作了太赫兹(THz)滤波器样品,研究了制作滤波器的工艺流程方案,其关键工艺技术包括硅深槽刻蚀技术、深槽结构的表面金属化技术、阳极键合和金-硅共晶键合技术。采用4μm的热氧化硅层作刻蚀掩膜,成功完成了800μm的深槽硅干法刻蚀;采用基片倾斜放置、多次离子束溅射和电镀加厚的方法完成了深槽结构的表面金属化,内部金属层厚度为3~5μm;用硅-玻璃阳极键合技术和金-硅共晶键合技术实现了三层结构、四面封闭的波导滤波器样品加工。测试结果表明,研制的滤波器样品中心频率138GHz,带宽15GHz,插损小于3dB。     

无掩膜腐蚀与伺服型电容式微加速度计

为了解决“三明治”这类微器件制作的深窄槽结构成型问题,运用无掩膜湿法腐蚀技术,成型悬臂梁雏形后再成型质量块,较好地实现了悬臂梁与质量块同时准确成型,研制出±70g和±5g两种不同量程的微加速度计。样品测试表明,利用这项技术所制作的微加速度计相对精度皆优于1×10^-4。其中,±70g量程的残差可控制在7mg以内,非线性可达0．02％;±5g量程的残差在0．4mg左右。     

金属电极的腐蚀特性研究

对金属电极的腐蚀特性进行了研究。实验中设计了多种不同的金属电极,通过改变电极材料、电极厚度、电极层数、腐蚀液成分及温度等条件,研究了金属电极的腐蚀特性。通过研究发现,电极的腐蚀特性跟电极材料、电极厚度、电极层数、电极的缺陷及应力、腐蚀液成分及温度等条件有关。最后设计了一种打底层金属材料为Tiw,层厚20 nm,上层金属为Au,层厚度为200 nm的金属电极,在覆盖一层光刻胶,并对光刻胶进行后烘坚膜的情况下,在常温下,用HF溶液腐蚀1 h后,SOIMEMS微结构完全释放,金属电极还十分完好。     

基于微机电系统技术的薄膜离子源制备与实验研究

基于微机电系统技术的薄膜离子源是芯片型中子发生器的关键部件。本文通过在陶瓷基底上制备图形化钛膜并利用3层陶瓷重叠的方法获得了薄膜离子源样品,采用平板探针法和激光共聚焦显微镜得到了薄膜离子源的离子电流及其电极烧蚀特性,并进一步利用高速相机和光谱仪得到了薄膜离子源的放电发光演化图像和等离子体组分信息,最后基于实验结果分析揭示了薄膜离子源放电的工作机制。     

Au薄膜溅射功率对ZnO/Au复合薄膜质量的影响

在ZnO薄膜上采用不同溅射功率制作了Au薄膜,研究不同溅射功率对Au膜成膜速率、结晶质量和结合力的影响,表明在本实验中100 W功率下Au膜的成膜质量比较好。同时对ZnO薄膜电阻的影响进行了研究,结果表明溅射功率越高,ZnO导通的可能性越大,通过实验,溅射工艺在100 W下制备的Au薄膜对ZnO电阻影响最小。     

离子束增强沉积技术

采用离子束增强沉积（IBED）铜过渡层和电子束蒸镀铜膜结合制备的单质膜结构，比采用电子束蒸镀钛－铜多层膜结构工艺简单，且不增加光刻腐蚀工艺难度，铜膜沉积于低表面粗糙度（Ry≤0．1μm）的氧化铝陶瓷基片表面获得了良好的膜－基附着力。实验证明：IBED铜过渡层和电子束蒸镀铜膜结合的制膜方法是目前几种制造器件的工艺方法中最佳制膜工艺方法。     

金刚石薄膜上的高频高功率声表面波滤波器

设计了一种Si基金刚石薄膜上的SAW RF MEMS滤波器,其中心频率为400MHz,叉指换能器（IDT）线宽为5μm。采用中物超硬材料公司定制的硅基金刚石薄膜基片,利用射频溅射方法在金刚石薄膜上制备了厚度为2μm的ZnO压电薄膜,XRD分析证明其具有良好的C轴取向。采用剥离工艺制备IDT,通过精细的工艺控制,得到了设计的IDT图形。最后,对该滤波器样品进行了封装和测试。测试结果表明,其中心频率为378MHz,插损为15.9dB。     

基于激光驱动的飞片动能耦合效率理论分析

激光驱动飞片技术作为一项高技术,在基础理论研究和工程实践方面有着广泛的应用。而激光与飞片的能量耦合关系一直是该项技术研究的热点之一。根据激光诱导爆轰波(LSDW)理论,从爆轰波压力的时空分布入手,推导了激光驱动飞片动能耦合效率的数学解析表达式。并以铝飞片为例,重点分析了激光参数(功率密度、脉宽)和飞片结构参数(厚度、直径)与飞片动能耦合效率关系,数值计算结果表明:飞片动能耦合效率与激光脉宽和飞片直径呈递增变化,而与激光功率密度和飞片厚度呈递减变化。     

ZnO/IDT/金刚石结构SAW滤波器的设计和制作

传统材料制备的声表面波(SAW)滤波器的中心频率f大多位于较低的频段(f<500 MHz),但是无线通信频段逐渐向着高频化的方向发展,因此在SAW器件领域中引入高声速材料如金刚石以提高中心频率成为一种必然趋势。基于金刚石材料、采用ZnO/IDT/金刚石新型结构,设计了交错叉指结构和镜像阻抗连接结构的叉指换能器(IDT)参数。通过优化的工艺制备流程,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后采用RF探针台对样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明制备的SAW滤波器样品的测试结果与理论值比较符合,交错叉指结构滤波器获得了很低的插损,镜像阻抗连接结构滤波器有效地提高了带外抑制度。样品IDT指宽2μm,SAW滤波器中心频率可达0.775 GHz。     

硅基底和金刚石基底上沉积ZnO薄膜工艺研究

采用射频磁控溅射方法分别在硅基底和金刚石基底上制备ZnO薄膜,研究了硅和金刚石衬底的不同对ZnO薄膜生长机理的影响,同时分析了氩氧比和退火温度这两个工艺参数对薄膜的晶格取向和表面形貌的影响。利用XRD和AFM对ZnO压电薄膜的性能进行了测试。结果显示,金刚石基片上制备的薄膜表面状态远优于硅基片上的薄膜表面状态;在同类型基底上生长的ZnO薄膜,薄膜的晶格取向随着氩氧比的升高而增强;对于硅基底上生长的ZnO薄膜,适当的退火能够成倍地提高薄膜的c轴取向性。