1 微米纳米加工技术国家级重点实验室, 上海 200240
2 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系, 上海 200240
提出并研制了一种具有高机械灵敏度和低零偏稳定性的新型波浪式MEMS谐振陀螺(WDRG)。该结构的设计方法是将传统的环式MEMS谐振陀螺(DRG)转变为波浪式环, 以提供更高的热弹性品质因数。此外, 与传统DRG相比, WDRG具有更高的制造误差抗扰度。通过优化结构参数, 进一步提高了WDRG的性能。通过有限元法(FEM)给出了主要结构参数对WDRG性能的影响。优化后WDRG的热弹性品质因数、机械灵敏度和偏置稳定性分别为450k, 1.05μm/(°/s)和0.076(°)/h。与传统DRG相比, 零偏稳定性降低了90%, 热弹性品质因数和机械灵敏度分别提高了215%和950%。
1 莆田学院 电子信息工程系，福建 莆田 351100
2 厦门大学 物理与机电工程学院，福建 厦门 361005
基于法布里-帕罗腔的干涉原理，采用微机电系统技术加工制作了一种光纤微机电系统压力传感器.采用浓硼扩散自停止腐蚀和磁控溅射的方法，制备厚度为6 μm、机械灵敏度为0.502 μm/MPa的传感器敏感膜.基于强度解调技术，利用干涉腔的反射功率与压力的关系对压力进行解调.分析了腔长变化对反射率的影响，确定传感器线性工作点的波长，建立稳定的压力传感测试系统.测试结果表明，该传感器压强最小分辨率为62 Pa,灵敏度达到0.51 nW/KPa，具有良好的线性度、灵敏度和重复性，适用于人体内压力测量和口腔义齿压力测量.
光纤F-P传感器 硼硅薄膜 机械灵敏度 反射率 强度解调 Optical fiber F-P pressure sensor Boron silicon film Mechanical sensitivity Reflectance Intensity-demodulation technology
北京大学 微电子学研究院 微米纳米加工技术国家级重点实验室,北京 100871
设计了一种长支腿式电容读出式红外焦平面阵列结构，并分析了这种像元结构的热导率、热机械灵敏度和热时间常数，从中优化出了该模型的部分结构参数，并以此为依据对像元整体尺寸进行了设计。在该尺寸模型下，得到的像元热导率为3×10-7 W/K，热机械灵敏度为162 nm/K，热时间常数为35 ms，该热时间常数满足人眼识别频率的需要。讨论了焦平面阵列能够高灵敏度工作的关键参数—噪声等效温差，分析计算显示，得到噪声等效温差为6 mK。进行了仿真计算，得到的噪声等效温差为5 mK，与计算结果非常吻合。实验表明，该系统的噪声等效温差足够小，可满足稳定输出信号的需要。最后，基于牺牲层工艺制备了长支腿结构焦平面阵列，验证了制备工艺的可行性。
红外焦平面阵列 热机械灵敏度 热时间常数 噪声等效温差 infrared Focal Plane Array(FPA) thermomechanical sensitivity thermal time constant Noise Equivalent Temperature Difference(NETD)
1 中国科学院,研究生院,北京,100039
2 中国科学院,上海微系统与信息技术研究所,传感技术国家重点实验室,上海200050
研究了具有"双材料梁-微镜一体化"特征结构的光读出红外成像阵列器件的机械特性对其性能的影响.通过理论计算和ANSYS模拟,分析了器件的热-机械灵敏度,对器件的结构参数进行了优化,并得到其热-机械灵敏度为2.14×10-3 rad/K;从器件的频率和阻尼特性出发,研究了器件的机械特性对热振动噪声和机械稳定性能的影响.研究结果表明:绝热梁断裂所需冲击载荷为8 945 g;器件的工作气压确定在50～200 Pa时,其热机械噪声和外界机械振动引起的噪声对器件性能的影响可忽略.该器件基本满足红外成像阵列器件的高灵敏度、低噪声的要求.
红外成像器件 热-机械灵敏度 机械特性 热振动噪声 机械稳定性 微机械
中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室, 上海 200050
提出了一种新颖的基于硅基法布里珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件,该器件利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像,其焦平面阵列(FPA)是一个基于微机电系统(MEMS)制作的法布里珀罗微腔阵列。阐明了器件的工作原理;完成了可动微镜结构、热机械、可见光读出部分设计。理论分析表明,对Al/SiO2双材料体系而言,SiO2厚度应大于0.3 μm,其最佳厚度比为0.598,相应的最大热机械灵敏度可达10-8 m/K。采用体硅微机电系统技术,实验制作出了50×50焦平面阵列。
光读出热成像 法布里珀罗微腔 微机电系统 热机械灵敏度
