通过射频磁控溅射在氧化硅片表面沉积ZnO/Au薄膜,并通过不同的热处理方式对薄膜进行退火。为了研究退火对ZnO/Au薄膜结构和压电特性的影响,采用X射线衍射分析(XRD)、光学显微镜、场发射扫面电镜(FESEM)和压电力分析仪对薄膜退火前后的材料特性进行了分析。研究发现,热处理能够改善ZnO/Au薄膜的结晶质量。特别是在氮气保护氛围下慢速退火后,薄膜结晶质量有明显改善。但是,热处理导致了薄膜的压电系数d33和d31降低。分析认为,热处理过程中Au原子在ZnO中的易迁移特性破坏了ZnO/Au薄膜的压电性能。

采用双埋层SOI(Silicon-On-Insulator)材料，结合KOH腐蚀工艺、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、阳极键合以及喷雾式涂胶工艺，研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关。利用二氧化硅KOH腐蚀/ICP刻蚀自停止的特点，平面矩形螺旋梁厚度的精度为±0.46 μm。分析了双埋层SOI材料的电学特性，采用等电位技术，实现了双埋层SOI与上下两层硼硅玻璃的阳极键合。采用玻璃无掩模湿法腐蚀技术，在玻璃封盖底部设计制作了大小为200 μm×200 μm的防粘连凸台，解决了芯片在清洗干燥过程中的粘连问题。采用ICP刻蚀用硅衬片方法，解决了ICP刻蚀工艺中高温导致的金硅共晶合金问题。实验验证显示，提出的方法效果较好，芯片成品率得到较大提高，为大批量地研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。

针对低gn值微惯性开关对微弹簧系统刚度的要求(0.1~1 N/m数量级)，设计了一种基于平面矩形螺旋梁结构的平面微弹簧。假设材料均匀、连续且具各向同性，根据材料力学的卡氏定理和线弹性理论，推导得到了微弹簧的弹性系数计算公式，并根据ANSYS有限元仿真分析结果对其进行了修正。基于多层高深宽比硅台阶刻蚀方法，采用MEMS体硅加工工艺，完成了微弹簧的制备，划片后微弹簧芯片尺寸为7 mm×7 mm×0.3 mm。分析结果表明，完善后的弹性系数计算公式与ANSYS仿真结果更为接近，可直接应用于微弹簧的结构优化设计以简化设计过程。纳米压痕法的测试结果表明，微弹簧样品的弹性系数约为0.554 N/m，满足设计要求。该微弹簧具有体积小、结构简单、加工容易实现等特点，其成功研制为实现低gn值微惯性开关的工程实用化奠定了基础。

微型加速度开关是用于空间飞行体中感受加速度并完成致动的重要惯性器件。本文采用UV-LIGA技术，结合SU-8厚胶工艺、微电铸工艺以及牺牲层技术，制作了微型螺旋形加速度开关。研究了牺牲层工艺、SU-8光刻技术以及螺旋形弹簧形变控制等微细加工的工艺细节；分析了多种牺牲层材料的特性，优选了与工艺相适应的Zn牺牲层体系，解决了微结构易脱落的工艺问题。通过优化微电铸工艺来减小金属膜层的内应力，优化牺牲层释放工艺来避免腐蚀过程对弹簧膜结构的冲击。实验结果表明，通过工艺优化可得到平整的微型螺旋形弹簧—质量块结构，螺旋弹簧厚度为20 μm，质量块厚度达200 μm，本文的工作可为大批量、低成本地研制微型加速度开关提供工艺基础。

低g值惯性开关是一种对线加速度敏感并在施加的加速度作用下完成闭合的惯性装置.由于微小尺寸的限制,低g值(1-30g）惯性开关只能设计为微质量块和低刚度支撑梁的结构.为了获得低刚度,设计了基于阿基米德螺旋线的平面螺旋梁结构.微开关由一个带触点的基座、一个惯性敏感单元以及框架和封盖组成。惯性敏感单元则由一个居中的质量块和支撑它的螺旋梁组成.在加速度作用下可动的质量块发生位移,与其下的触点接触,实现开关的闭合.惯性敏感单元采用有限元软件ANSYS进行分析,采用UV-LIGA工艺制作。进行了离心试验以获得低g值惯性开关的闭合门限.经3次测试,闭合门限值分别21.22,21.3921.20g，平均值为21.28g。测试结果表明，低g值惯性开关具有0.5g的闭合精度，多次测试重复性较好。

建立了微型振动式发电机的核心部件振子的结构模型.利用有限元的方法对振子进行了动力学分析及计算,并应用ANSYS有限元分析软件,对振子进行了计算机模拟分析,得出了敏感元的厚度、宽度对振子固有频率及最大变形量的影响.设计出了优化的振子系统结构.