提出一种具有模式保持功能的片上模式分离器方案。该方案基于多模干涉耦合器（MMI），通过在MMI多模区加入微型热电极，并通过合理设计热电极的位置和精确控制热电极的加热温度，实现TE0、TE1和TE2三种模式的分离，其插入损耗均低于1.06 dB，模式串扰均低于-15.38 dB。该方案具有模式分离数量多和可扩展的优势，可被广泛用于信号处理系统和通信系统中。

针对本课题组早些时候研制的用于微量组织液透皮抽取的微流控芯片, 研究了一种基于偶氮双异丁腈(azobisisobutyronitrile, AIBN)热分解产生气体的微型正压源, 用于为微流控芯片中微量组织液的收集和输运提供驱动力。将AIBN固定到微型加热器上, 微型加热器加热AIBN至70 ℃即可产生一定的正压力。实验结果表明, 设计的微型正压源压力可控、易于制造、体积小, 8.7 mg的AIBN在900 mA加热电流下可产生182 kPa的压力, 满足对微流控芯片中组织液透皮抽取所需的驱动力。

为了研究微加热膜下方的结构与微加热器性能的关系，利用数值计算与有限元仿真，研究了微加热膜下方空气隙厚度的变化对加热器性能的影响。首先，通过微加热器试验确定了对流换热系数等关键热学计算参数，建立了一维Fourier导热微分方程组，计算了Biot数并以此为依据对模型进行了薄壁简化，使用有限差分法对微分方程进行了数值计算。然后，使用ANSYS有限元分析软件对模型进行了电热耦合仿真，并对在对流换热边界下硅衬底(无空气隙)，100，200，300，400 μm气隙以及加热膜(完全贯通)6种模型的瞬态温度响应及稳态热分布的结果进行了对比。计算结果表明，相比硅衬底，目前的微加热膜结构在同样边界条件下可以将最高温度提高约17%。空气隙为200 μm时，在+5 V驱动电压和空气对流边界条件下，微加热器可以达到390 K，稳态功耗为134 mW，起到了改善最高温度性能，降低功耗的作用。

针对热机械式微纳米结构的加工，提出了一种以掺Al多晶硅为材料，集成于微悬臂梁上的加热器。采用Al诱导退火晶化(AIC)方法，在750 K对Al/a-Si∶H复合薄膜低温晶化18 h，制备出掺Al多晶硅。通过低温退火，使复合薄膜的拉曼特征峰由478 cm-1移至520 cm-1，完成由非晶硅向多晶硅的转变；由四探针仪测得室温下样品的电阻率由退火前的1010 Ω·cm降至16.8×10-3Ω·cm，实现了多晶硅的Al掺杂；在扫描电镜下观测到退火后Al与a-Si∶H层的界限消失并形成一层均匀的薄膜；这些结果表明得到了晶化程度很高的Al掺杂多晶硅。继而研究了掺Al多晶硅与氮化硅悬臂梁的集成工艺，采用微加工方法将掺Al多晶硅制成微加热器。使用ANSYS软件仿真加热器的工作过程，在10 V,0.3 μs脉冲驱动下，加热器升温至782.8 K，降温时间约1 μs。仿真分析显示，采用AIC法制得的掺Al多晶硅具有良好的热电特性，符合用于对高分子材料进行热机械微纳加工的微加热器的性能要求。