微纳米技术及其应用PDF电子书下载

总序 1

前言 1

第一章　绪论 1

目录 1

1.1 MEMS的定义 2

1.2 国内外研究概况及展望 3

1.2.1　微型仪器 6

1.2.2　MEMS在医疗和生物技术领域的应用 8

1.2.3　MEMS在汽车工业的应用 9

1.2.4　MEMS军事应用展望 10

1.3.1　纳米材料 14

1.3　纳米技术及展望 14

1.3.2　纳米电子技术 15

1.3.3　纳米机器人 16

1.3.4　纳米卫星 16

1.3.5　纳米武器的应用展望 17

第二章　MEMS基础理论 19

2.1　尺寸效应 19

2.2　微机械常用材料 21

2.3　微构造的机械特性 22

2.4　微构造的振动特性 25

2.5　微构造的热特性 25

2.6　摩擦磨耗的减少办法 26

2.7　微流路中液体的流动 28

2.8　微机械的驱动原理 29

2.9　超小型机械实现的障碍及对策 30

第三章　微机械制造技术 31

3.1　概述 32

3.1.1　生物、VLSI、微机械和机械的比较 32

3.1.2　微机械制造工艺流程 34

3.2　体加工工艺 34

3.2.1　湿腐蚀 35

3.2.2　干腐蚀 54

3.3　硅表面微机械加工技术 56

3.3.1　制膜工艺 57

3.3.2　薄膜腐蚀 58

3.4　结合加工 61

3.4.1　阳极键合 62

3.4.2　硅直接键合 64

3.4.3　黏接 69

3.4.4　硅直接键合工艺（SDB）的应用 70

3.5　逐次加工 71

3.5.1　逐次除去加工 71

3.6.1 LIGA技术简介 72

3.6　LIGA技术 72

3.5.3　逐次改质加工 72

3.5.4　逐次结合加工 72

3.5.2　逐次附着加工 72

3 6.2　准LIGA技术 75

3.6.3　金属成型工艺 77

3.7　微机械加工技术中的微电子工艺和设备 84

3.7.1　氧化工艺（二氧化硅的制备） 85

3.7.2　光刻工艺 86

3.7.3　半导体杂质扩散技术 94

3.7.4　离子注入 96

3.7.5　化学汽相淀积（CVD） 97

3.7.6　镀膜技术 99

3.7.7　集成电路的制造工艺 100

3.7.8　MEMS与IC集成化的工艺兼容性 102

3.8　本章小结 102

第四章　MEMS CAD辅助分析和设计 103

4.1　ANSYS的主要技术特点 104

4.2　ANSYS使用中几个应注意的问题 105

4.3　ANSYS的分析步骤 106

4.4　微型电磁继电器受力及磁场分布的ANSYS模拟 107

4.4.1　活动电极（悬臂梁）的受力分析 107

4.4.2　微继电器电磁场的模拟计算 110

4.5　ANSYS仿真分析的一些经验 115

4.6　CoventorWare的主要技术特点 116

4.7　CoventorWare分析的基本步骤 117

4.8　悬臂梁与硅基底间电容的计算和悬臂梁的受力分析 117

4.8.1　问题描述 117

4.8.2　工艺过程 118

4.8.3　具体设计过程 118

4.8.4　两种仿真软件分析结果对比 120

4.9　本章小结 121

第五章　微传感器 122

5.1　传感器的基本物理效应 123

5.2.1　电阻应变效应 124

5.2　压阻效应与半导体应变传感器 124

5.2.2　半导体压阻系数的表示 126

5.2.3　固态压阻式压力传感器 128

5.2.4　固态压阻式加速传感器 130

5.3　电容式三维加速度计 131

5.3.1　工作原理 132

5.3.2　加工工艺 133

5.3.3　传感器温度特性 134

5.3.4　非线性问题与独立解 134

5.3.5　传感器综合指标 136

5.4　振动式微陀螺仪 138

5.5　微型热式湿度传感器 141

5.6　微型光栅读码器 143

5.7　微型磁通门 144

5.7.1　磁通门工作原理 146

5.7.2　磁通门制造工艺 150

第六章　微操作器 152

6.1　静电型微操作器 153

6.1.1　静电型可变焦点微反射镜 154

6.1.2　膜状线性搬运机构 154

6 1.3　静电电机 155

6.1.4　微继电器 156

6.2　电磁型微操作器 158

6.3　热膨胀型微操作器 160

6.3.1　双金属构造热膨胀型微操作器 160

6.3.2　形状记忆合金微操作器 161

6.4　压电型微操作器 161

6.5　微机械零件 162

6.5.1　微探针 162

6.5.2　微齿轮 163

7.1　压电陶瓷的振动解析 166

7.1.1　Euler方程与边界条件 166

第七章　微泵 166

7.1.2　振动子的平衡方程 167

7.1.3　强制扭矩 168

7.1.4　边界条件列式 169

7.2　单向流动原理及泵流量 169

7.2.1　吸入分析 169

7.2.2　吐出过程 170

7.2.3　流阻系数 171

7.2.4　单向流动原理及泵流量 171

7.3　微阀机构 173

7.3.1　被动阀 173

7.3.2　主动阀 174

7.3.3　无阀机构 175

7.4　压电微泵 176

第八章　微机电系统 177

8.1　微机电系统的特点 177

8.2　微机电系统实现所面临的课题 179

8.3　微机电系统介绍 179

8.3.1　得克萨斯微镜投影仪 179

8.3.2　微型冷电子枪阵列（FEA） 181

8.3.3　集成微流量传感器 183

8.3.4　基于记忆合金的微型柔性机器人 184

8.3.5　热膨胀型微驱动系统（人工纤毛微驱动阵列） 186

8.3.6　二维电磁型微驱动阵列 189

8.3.7　微型超电导磁悬浮搬运系统 192

8.3.8　微型磁性阵列开关 193

8.3.9　MOS霍尔传感器阵列 196

8.3.10　气浮微搬运系统 201

第九章　生物芯片 204

9.1　概述 204

9.1.1　基本概念 205

9.1.2　生物芯片的种类 208

9.2　生物芯片中常用的几种检测原理 210

9.2.1　SPR 210

9.2.2　生物电化学分析 214

9.2.3　聚合酶链反应 220

9.2.4　电泳分析 222

9.3　生物芯片加工技术 223

9.3.1　微复制技术 223

9.3.2　表面修饰技术 226

9.3.3　11 MUA SAM的沉积条件与电化学特性 229

9.4　生物芯片 231

9.4.1　PCR芯片 232

9.4.2　纳升级DNA分析芯片 234

9.4.3　血液生化参数分析芯片 237

9.4.4　DNA芯片 240

9.4.5　PDMS毛细管电泳分离芯片 241

9.5　结论 243

第十章　纳米技术 244

10.1　概述 244

10.1.1　纳米技术的特点 244

10.1.2　发展纳米技术的重要性 245

10.1.3　纳米技术的主要内容 245

10.2　纳米材料 245

10.2.1　纳米材料的性能特点 246

10.2.2　纳米材料的制造和应用 248

10.3.1　纳米级加工技术的概述 252

10.3　纳米级加工技术 252

10.3.2　纳米级加工的概念 253

10.3.3　纳米级加工的方法 254

10.3.4　纳米级加工精度 255

10.3.5　超精密机械加工技术 256

10.3.6　三束加工技术 257

10.3.7　扫描隧道显微加工技术 259

10.4　纳米测量技术 266

10.4.1　纳米测量技术的发展 266

10.4.2　纳米测量的常见方法和仪器 271

10.5　结束语 282

参考文献 284