电子科技大学 MEMS课件 第一章总结

曾经有人问1996年化学Nobel奖获得者-Rice大学的Richard Smalley，如果重新开始，最希望从事什么领域的研究工作，他不假思索的提出一个预言性的概念：Lilliputian 工程.

"We're talking about the miniaturization of everything you can imagine," Smalley said. "Eventually, we will be designing tiny devices so that every atom is there for a particular reason.”

1.1概念的提出

碳纳米管研制，直径约为500nm，能够在电压驱动下转动。电动机的旋转叶片是一片金叶，长度不到300nm，叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。

2003年世界十大科技进展:纳米电动机

2004年世界十大科技进展:分子马达通过光或电的驱动，使分子围绕一个轴旋转，能够停止或暂停。这一成果将使纳米级“分子机械”能够在一些较大机械无法应用的工业和外科手术中大显身手.2005年世界十大科技进展:找到控制单分子行动的方法利用特种显微镜仪器，让一个分子做出各种动作。使用金属探针，刺激联苯分子的不同部位，还可以使其产生不同的电子反应。

2006年世界十大科技进展:最小发电机问世

纳米发电机。它可以收集机械

能，比如人体运动、肌肉收缩、血

液流动等所产生的能量；震动能，

比如声波和超声波产生的能量；流

体能量，比如体液流动、血液流动

和动脉收缩产生的能量，并将这些

能量转化为电能提供给纳米器件。

这是一个结构特殊的分子，它也有四个“轮子”，当接收到电流时就向前“行驶”，不过，它“行驶”的距离要以纳米来计算

这种分子“电动车”将来可用于许多微观领域，比如把微量药物送达人体所需要的地点。不过研究人员表示，这还有很长路要走，因为本次实验是在零下200多摄氏度的低温和高度真空环境中完成的，如何在常规环境下也能让分子“电动车”工作是首先要解决的问题。

了具有放大作用的晶体管

（3）微电子的发展

•1962年Wanlass、C. T. Sah——CMOS技术

•1967年Kahng、S. Sze ——非挥发存储器

•1968年Dennard——单晶体管DRAM

•1971年Intel公司微处理器——计算机的心脏

第一个CPU：4004Pentium III CPU芯片

2009年,IBM的科学家首次拍摄

了单个并五苯分子结构的照

片，并五苯分子结构呈矩形，

是一种有机化合物，由22个碳

原子和14个氢原子组成，并五

苯碳环之间的间隙非常狭小，

只有0.14纳米，除了要用到最

为先进的原子力显微镜，对单

个分子观测拍照还必须在零下

268摄氏度的真空环境中进行。

型静电马达成功, MEMS进入新纪元

MEMS的主要特点

器件微型化、集成化、尺寸达到纳米量级

功能多样化、智能化：可将硅基光电传感器、力学传感器、温度传感器、信号处理集成，提高信噪比、灵敏度、响应速度、提高智能化程度

TI的数字光学处理器DLP 蚂蚁腿上的微齿轮微型车床

硅微马达器硅微惯性传感器

光开关微电源

微型机器人

微型卫星

美国提出的硅固态卫星的概念图，这个卫星除了蓄

清华一号

电池外，全由硅片构成，直径仅15cm

电子昆虫的飞行

电子昆虫

电子昆虫传

回的图片

机器鸟装备了小型电子装备军队在危险地区执行任务

Electrode pattern made on a 1mm diameter Si ball, Esashi,2001

Nano-heater probe array (32×32)

(D.W.Lee et.al., J. of Microelectromechanical Systems, 11, 3 (2002), 215-219)

微加工的现状与发展趋势

微加工的现状

用于压力传感器进行歧

燃料泵压力和燃料喷射

汽车发动机和动力

系统的传感器

（3）未来细分市场

•微流体器件(生物MEMS, 化学传感器, 微喷嘴…) 将在未来MEMS市场中占据主导地位•RF MEMS(µ-通讯) 将获得大的发展

Peking University

Jiaotong University