MEMS技术及应用PDF电子书下载

第1章 MEMS导论 1

1.1 概念与定义 2

1.2 优势与不足 3

1.3 历史与发展 6

1.4 产业与市场 7

第2章 MEMS结构 9

2.1 微尺度效应对微结构的影响 9

2.2 微加工工艺对微结构的影响 11

2.3 换能物理效应对微结构的影响 13

2.3.1 压电效应 13

2.3.2 静电效应 15

2.3.3 热胀效应 16

参考文献 17

第3章 MEMS材料 19

3.1 单晶硅 19

3.1.1 晶圆制备 20

3.1.2 晶体结构 20

3.1.3 力学性能 22

3.1.4 压阻特性 24

3.2 硅基薄膜 25

3.2.1 多晶硅 25

3.2.2 二氧化硅 26

3.2.3 氮化硅 26

3.2.4 碳化硅 26

3.3 其他材料 27

3.3.1 陶瓷 27

3.3.2 聚合物 28

3.3.3 金属 31

3.3.4 新兴材料 33

3.4 材料性能表征 35

3.4.1 纳米压入法 35

3.4.2 四探针法 36

参考文献 41

第4章 MEMS工艺 47

4.1 光刻 48

4.1.1 光刻原理 48

4.1.2 UV光刻版 50

4.1.3 UV光刻机 50

4.1.4 光刻流程 52

4.2 非等离子体硅微加工技术 53

4.2.1 薄膜淀积 54

4.2.2 刻蚀 61

4.2.3 材料改性 67

4.3 等离子体物理基础 70

4.3.1 什么是等离子体 70

4.3.2 等离子体密度 70

4.3.3 等离子体鞘层 71

4.3.4 直流与射频放电 72

4.4 等离子体硅微加工技术 76

4.4.1 离子溅射 76

4.4.2 等离子体增强化学气相沉积 81

4.4.3 等离子体刻蚀 84

4.5 MEMS硅微加工流程 93

4.5.1 体硅微加工流程 93

4.5.2 表面硅微加工流程 96

4.5.3 多用户MEMS加工流程 98

4.5.4 MEMS结构与IC的集成策略 101

4.6 LIGA与准LIGA工艺 102

4.6.1 LIGA工艺 102

4.6.2 准LIGA工艺 106

4.7 MEMS封装技术 107

4.7.1 电子封装基础 107

4.7.2 MEMS封装策略 109

4.7.3 MEMS封装工艺与材料 113

参考文献 116

第5章 MEMS设计 119

5.1 设计方法 119

5.1.1 非辅助设计方法 120

5.1.2 辅助设计方法 120

5.2 设计过程 123

5.2.1 设计依据 123

5.2.2 工艺设计 124

5.2.3 力学设计 127

5.3 计算机辅助设计 130

5.3.1 基于ANSYS的结构仿真 130

5.3.2 基于Tanner的掩模版图设计 133

5.3.3 基于ConventorWare的工艺仿真 137

5.4 MEMS设计中的工程力学 141

5.4.1 传感器的典型力学特性 141

5.4.2 传感器的典型力学结构 143

5.5 压力传感器硅芯片设计实例 160

5.5.1 一般描述 160

5.5.2 芯片的几何结构和尺寸设计 161

5.5.3 芯片的强度设计 162

5.5.4 工作压力设计 163

5.5.5 工作温度设计 164

参考文献 164

第6章 MEMS测量 167

6.1 光学显微测量 167

6.2 光学干涉测量 168

6.2.1 位移干涉测量 169

6.2.2 相移干涉测量 171

6.2.3 白光干涉测量 172

6.3 其他光学测量技术 174

6.3.1 椭圆偏振测量法 174

6.3.2 三角测量法 176

6.3.3 激光扫描显微镜法 177

6.4 原子力显微镜 178

6.4.1 测量原理 178

6.4.2 MEMS中的AFM测量 179

6.5 扫描电子显微镜 181

6.5.1 工作原理 182

6.5.2 测量特点 183

6.5.3 SEM对试样的要求及其在MEMS中的应用 185

6.6 MEMS动态测量 188

6.6.1 基于频闪成像、计算机视觉和干涉测量的MEMS动态测量 188

6.6.2 基于激光多普勒测振的MEMS动态测量 192

6.6.3 基于其他原理和方法的MEMS动态测量 193

参考文献 195

第7章 MEMS应用 197

7.1 MEMS传感器 197

7.1.1 压阻式耐高温压力传感器 197

7.1.2 MEMS微加速度传感器 199

7.1.3 MEMS微陀螺 203

7.1.4 微麦克风 205

7.1.5 微电极 209

7.2 MEMS执行器 213

7.2.1 静电执行器 214

7.2.2 压电执行器 218

7.2.3 形状记忆合金执行器 221

7.2.4 热执行器 223

7.3 典型MEMS器件 225

7.3.1 数字微镜 225

7.3.2 微流体芯片及系统 228

7.3.3 MEMS机器人 232

7.3.4 微纳卫星 245

参考文献 247

第8章 NEMS概述 251

8.1 绪论 251

8.1.1 NEMS的定义 251

8.1.2 NEMS的特点 252

8.1.3 NEMS的发展 253

8.1.4 NEMS的应用 255

8.2 NEMS材料、工艺与器件 256

8.2.1 纳米材料 256

8.2.2 纳米加工 260

8.2.3 纳传感器、执行器和纳光电器件 278

8.3 纳集成系统 286

8.3.1 集成方法 286

8.3.2 典型纳集成系统 288

8.4 纳米线光电探测器的设计制备案例 290

8.4.1 纳米线结构的制备方法 290

8.4.2 CdS纳米线光电探测器设计与制备 291

参考文献 292

第9章 石墨烯概述 295

9.1 石墨烯的发现 295

9.2 石墨烯的结构 296

9.3 石墨烯的性质 297

9.4 石墨烯的制备方法 299

9.5 石墨烯的结构表征技术 304

9.6 石墨烯的应用 309

9.6.1 石墨烯器件 310

9.6.2 石墨烯复合材料 317

参考文献 317