降低自旋阀薄膜矫顽力对于制作巨磁电阻(GMR)传感器非常重要.报告了利用退火方法降低自旋阀薄膜矫顽力的实验结果,介绍了数值模拟退火的条件和方法,借助计算机对退火实验的条件及其实验结果进行了模拟。结果表明,模拟后的结果可以用来进一步优化退火条件,并不再需要做大量退火实验。使用优化后的退火条件大大降低了自旋阀薄膜的矫顽力同时可保持自旋阀的磁电阻变化率(MR)在较高的水平。介绍了不同退火参数下的模拟实验,结果显示退火前样品的的矫顽力为358.2 A/m、MR为9.24%,退火后其分别降到3.18 A/m和8.54%,表明数值模拟方法可以较好地拟合自旋阀薄膜的退火条件及实验结果,并有助于优化退火条件。

本文从理论和实验两方面研究了显微Raman光谱测量中, 激光功率对单晶硅样品测量的影响。由于显微Raman光谱仪对激光的聚焦作用, 使得激光对不同厚度的样品具有微区加热作用, 被测样品产生不同程度的温升, 从而对显微Raman光谱仪在硅材料应力和温度的测量中产生影响。实验结果证明, 对无限厚硅样品, 20 mW的激光使Raman频移达到0.15 cm-1；而对2 μm厚的热薄硅样品, 26 mW的激光使Raman频移达到4.47 cm-1。

将聚酰亚胺作为绝热材料,对传统室温微测辐射热计结构进行了改进,成功制备了非晶硅室温微测辐射热计并进行了测试.以聚合物材料作为绝热材料,避免了表面牺牲层工艺和体加工技术,降低了成本、提高了成品率.在传统探测器结构基础上,在底部制备一层金属用作红外反射层.利用吸收层可以对红外辐射进行二次吸收.金属层和有源层间的隔离层对红外也有很好的吸收效果,由隔离层、有源层和钝化层构成三明治结构,可以显著改善对红外辐射的吸收.对器件的制备工艺进行了说明并对器件特性进行了测试,结果表明,在773 K黑体源8～14 μm红外辐射下,探测器的响应度最大为26.4 kV/W,表明器件具有较高的性能.

微流控技术作为微全分析系统的关键与核心，一直是MEMS领域中的一个研究重点。随着微流控技术水平的不断提高以及与其它学科的不断渗透与融合，近年来已经涌现出一批令人注目的研究热点，其中微流控光学器件就是其典型代表。微流控技术与光学器件的融合，为传统光学器件的微型化、阵列化、低成本化以及高精度控制提供了可能。叙述了一些基于微流控技术的可变焦光透镜、显示器件、光开关、以及可调光纤光栅等新型光学器件的近期研究成果和应用背景。

对用作室温红外探测敏感单元的非晶硅薄膜晶体管进行了研究,提出了一种新型SiO2栅介质非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器.该探测器的基本工作机理与传统的SiNx栅介质薄膜晶体管相类似,但在器件性能方面不仅具有较高的响应度,而且具有更好的温度稳定性;在制作工艺方面具有更高的工艺重复性和栅介质淀积的均匀性.

为使红外探测器在振动干扰的环境下仍具有足够高的探测率,必须降低其因振动而产生的噪声幅度.控制探测器振动噪声的主要手段之一是控制其机械振动幅度,尤其是共振振幅.采用锤击法,利用冲击激励的宽频特性,研究了金属结构红外探测器的共振特性及影响振动噪声的力学因素.通过改变探测器结构的动力学特性,探寻了减振降噪的几种途径.实验结果表明,探测器悬臂冷指的结构参数对探测器的振动特性起主要作用.在冷指自由端与壳体间填胶做支撑、或冷指固定端与壳体间用胶粘隔振的减振降噪效果最好,可使振动噪声降至原值的1/20.

设计并实现了基于高阻硅RF-MEMS(射频-微机电系统)共面波导传输线(CWP), 并测量和分析了不同偏压下的特征阻抗值.利用部分电容法和保角变换法得到的分析公式确定了特征阻抗为50 Ω的共面波导的几何结构尺寸,采用MEMS准平面加工工艺在高阻硅衬底上实现了2.5 μm厚的金共面波导结构.在施加不同直流偏压的情况下对所设计的共面波导进行了S参数测量.计算了Winkel多项式中所有系数的具体表达式,运用该多项式获得了共面波导的特征阻抗,并与传统的特征阻抗提取方法进行了结果比较.实验数据表明,在中心信号线上施加的直流偏压对S参数的影响很小,而对共面波导特征阻抗的影响较为明显,当施加的直流偏压从0 V变为38 V时,特征阻抗的实部会增加,变化幅度小于1.2 Ω,虚部会减小,变化幅度小于0.8 Ω.

基于能量法对两侧下拉电极控制(SPEC)的MEMS(微机电系统)压控电容进行了分析和优化.使用数值迭代方法计算了压控电容可动极板的挠度试解函数,得到了试解函数形状在不同驱动电压下的曲线.计算结果与有限元仿真所得结果一致.在此基础上,给出了基于铝材料的两侧下拉电极MEMS压控电容的优化过程,得到了优化结果.对于初始应力5 MPa,杨式模量70 GPa,极板厚度1.5 μm,极板间距1 μm,总长度为600 μm的铝材料压控电容,控制电极采用70 μm的优化长度,可以实现变化比率为2:1电容变化比率.结果表明采用(SPEC)结构的压控电容,能有效地减小或避免静电微机械结构特有的"崩塌"效应,获得较大的电容调节范围.

针对四臂微桥结构的微辐射热计的光学和热学设计,分析了SiO2红外吸收层/ poly-Si热敏感薄膜电阻层/SiO2支撑薄膜层的多层薄膜的光学特性,研究了SiO2红外吸收层的厚度对多层膜系平均红外吸收率的影响.与常规设计思想不同的是,我们没有假设微辐射热计的平均红外吸收率一定,而将不同厚度的SiO2红外吸收层所对应的膜系平均红外吸收率用于微桥的热学设计中,通过有限元分析软件ANSYS5.7,得到SiO2红外吸收层的最佳厚度,并对微桥支撑臂进行了优化设计.

基于MOSFET的漏电流温度特性,提出了一种可与CMOS工艺兼容的新型室温红外探测器.它采用在SOI衬底上实现的MOSFET作为探测红外灵敏元,在MOSFET的钝化层上制作可提高红外吸收率的光学谐振腔,并利用硅微机械加工技术将SOI的隐埋氧化层悬空,形成热绝缘微桥结构.MOSFET在担当探测红外辐射灵敏元的同时,又作为放大处理电路的一部分,简化了电路.分析表明,探测器的探测率可高达10⁹～10¹⁰cmHz^1/2W^-1.