6.6.1 微悬臂梁成像器件
基于MEMS工艺微悬臂梁阵列光学读出红外成像研究现状
１ 引 言
，
化 为 可 见 的 图像 。 由于 军 用和 民用 领 域 的 迫切 需
要 ， 外 成像 探 测器 作 为 一种 检 测技 术 迅速 发展 了 红 起 来 。 照探 测 原理 的不 同可 以把红 外 成像 系统 的 按
红 外 成 像 探 测 器 就 是 将 不 可 见 的红 外 辐 射 转
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悬臂梁式mems开关的详细介绍
悬臂梁式mems开关的详细介绍
悬臂梁式MEMS开关是一种常见的微机电系统，其结构是一个悬臂梁与固定电极或可移动电极的组合。
悬臂梁是一种细长的横梁，一端固定，另一端自由悬挂，可承受压力或弯曲。
MEMS开关的工作原理是通过施加电场或力矩来使可移动电极移动，从而改变开关的状态。
以下是悬臂梁式MEMS开关的详细介绍：
1. 结构
悬臂梁式MEMS开关由四个部分组成：悬臂梁、固定电极、可移动电极和支撑结构。
其中，悬臂梁是一个纤细的横梁，可以弯曲或承受压力；固定电极与可移动电极之间有一段空隙，当可移动电极靠近固定电极时，二者之间就会有电场形成；支撑结构则用于支撑悬臂梁和可移动电极。
2. 工作原理
当加上电压或施加力矩时，可移动电极会受到吸引力或斥力而移动，从而改变电容或电阻的大小，实现开关的切换。
当移动电极接触到固定电极时，电路闭合，电流通过；当移动电极与固定电极分开时，电路断开，电流停止流动。
通过不同的施加电压或力矩，开关可以实现不同的动作模式和可靠性要求。
3. 应用
悬臂梁式MEMS开关广泛应用于通信、生物医疗、汽车和军
事等领域，例如手机中的陀螺仪、加速度计和触摸屏等。
由于其微小的结构和高灵敏度、高精度的特点，悬臂梁式MEMS 开关在微型化和集成化设备中具有广泛的应用前景。
一种微悬臂梁气体传感器及其制作方法
一、概述随着科技的不断发展，传感器技术在各个领域中的应用也在不断拓展。
其中，气体传感器作为一种重要的传感器类型，在环保监测、工业控制、医疗诊断等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在介绍一种新型的微悬臂梁气体传感器及其制作方法，希望能为相关研究和应用提供参考。
二、微悬臂梁气体传感器的原理1. 微悬臂梁结构微悬臂梁气体传感器是一种基于微纳技术的传感器，其主要结构包括悬臂梁、传感层和敏感器。
其中，悬臂梁是传感器的关键部件，其主要作用是在气体作用下发生微小的位移，从而实现对气体浓度的检测。
2. 工作原理当待测气体进入传感器内部时，气体分子与传感层发生作用，使传感层发生变化，从而导致悬臂梁产生微小位移。
这种微小位移可以通过传感器测量装置进行精确测量，最终实现对气体浓度的检测。
三、制作微悬臂梁气体传感器的方法1. 制备悬臂梁需要选择合适的材料，如硅、玻璃等，通过光刻、腐蚀等工艺制备出悬臂梁的结构。
在此过程中，需要严格控制工艺参数，确保悬臂梁的结构稳定、尺寸精确。
2. 涂覆传感层传感层的选择和涂覆工艺对传感器的性能有着重要影响。
在选用合适的传感层材料后，需要通过旋涂、溅射等工艺将传感层均匀涂覆在悬臂梁上，并进行后续的固化处理，以确保传感层的稳定性和传感性能。
3. 敏感器的组装与调试将制备好的悬臂梁和传感层与检测电路等部件组装在一起，形成完整的微悬臂梁气体传感器。
随后，通过精密的调试和校准，使其达到预期的性能指标。
四、微悬臂梁气体传感器的优势1. 高灵敏度由于微悬臂梁的微小结构特性，使传感器对气体浓度具有较高的灵敏度，可以实现对于微小浓度变化的准确检测。
2. 快速响应微悬臂梁气体传感器在气体作用下能产生迅速的微小位移，使得传感器具有快速响应的特性，适用于对气体浓度快速变化的应用场景。
3. 稳定性高采用微纳制造工艺制备的微悬臂梁传感器具有结构紧凑、稳定性高的特点，能够长期稳定地工作在各种环境条件下。
五、微悬臂梁气体传感器的应用展望基于其优越的性能特点，微悬臂梁气体传感器在环境监测、医疗诊断、工业生产等领域具有广泛的应用前景。
MEMS器件悬臂结 构的简单介绍
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
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（二 ）
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（二 ） 悬臂梁及其工艺
基于ＳｉＣ材料的ＭＥＭＳ器件（ＳｉＣ ＭＥＭＳ）具有耐高温、抗腐蚀等优点， 可广泛应用于制造工作在恶劣环境下的传感器和执行器。但是，目前为止制作的大 多数ＳｉＣ ＭＥＭＳ器件都基于体ＳｉＣ工艺。体ＳｉＣ工艺制造工艺复杂、成 本高昂，难以适用于大规模的商业化生产，开发ＳｉＣ表面工艺势在必行。悬臂结 构是制作ＭＥＭＳ器件的基础结构之一，在加速度计、陀螺仪、ＲＦ ＭＭＥＳ开 关、谐振器等ＭＥＭＳ器件中都大量地使用了悬臂结构，因此，开发悬臂结构的表 面加工工艺是制作ＳｉＣ ＭＥＭＳ器件的必要基础。由于ＳｉＣ材料具有优异的 化学稳定性，大部分酸都不能腐蚀ＳｉＣ，只有熔融的（大于６００℃）碱金属氢 氧化物（如ＫＯＨ）可以腐蚀它［１］，但是这种加工工艺不能满足高精度结构的 制备需求，因此急需开发干法刻蚀工艺。一般来说，悬臂结构的制作需要牺牲层释 放工艺，但到目前为止，牺牲层（如ＳｉＯ２）上外延ＳｉＣ的质量尚不满足要求。 为了获得高质量ＳｉＣ悬臂结构，本文设计了在Ｓｉ衬底上外延ＳｉＣ薄膜后通过 干法刻蚀工艺制作悬臂结构的方案
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（三 ）
参考文献
[1]焦宗磊,３Ｃ－ＳｉＣ悬臂结构干法刻蚀研究,南京电子器件研究所，南 京. [2]方绪文,微加工悬臂梁在横向冲击下的响应分析,东南大学MEMS 教育部 重点实验室, 南京. [3]Rebecca Cheung,用于恶劣环境的碳化硅微机电系统
基于MEMS工艺微悬臂梁阵列光学读出红外成像研究现状
基于MEMS工艺微悬臂梁阵列光学读出红外成像研究现状史海涛;欧毅;陈大鹏;张青川;伍小平;焦斌斌;李超波;罗小光;由春娟【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2007(36)1【摘要】非制冷红外成像技术由于其成本低可考性好而倍受关注.一种基于MEMS 双材料梁阵列的新概念光学读出红外成像系统也于今年来被提出来.介绍了这种系统成像原理,影响参数及其研究现状,最后展望了其发展前景.【总页数】4页(P6-9)【作者】史海涛;欧毅;陈大鹏;张青川;伍小平;焦斌斌;李超波;罗小光;由春娟【作者单位】中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中国科学技术大学,中科院材料力学行为和设计重点实验室,合肥,230027;中国科学技术大学,中科院材料力学行为和设计重点实验室,合肥,230027;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029;中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】TP271+.4【相关文献】1.基于光学读出非制冷红外成像系统的无基底FPA等效电学模型 [J], 张勇;程腾;张青川;陈大鹏;高杰;毛亮;吴健雄;高越2.光学读出微悬臂梁阵列火焰检测系统 [J], 李冰; 赵华; 张超3.基于MEMS技术的光学读出红外成像系统 [J], 赵捷;吴文捷;孔凡武;王琨4.光学读出微梁阵列红外成像性能分析与优化 [J], 史海涛;张青川;焦斌斌;钱剑;陈大鹏;毛亮;伍小平;程腾;高杰5.双材料微梁阵列非制冷红外成像技术——微梁阵列热变形的光学读出 [J], 郭哲颖;段志辉;张青川;伍小平;董凤良;潘亮;陈大鹏;王玮冰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微悬臂梁
关键词：微悬臂梁，声波激励，电磁激励，品质因子，共振频率稳定度
I
Abstract
Abstract
The sensing technology based on microcantilever (MC) brings high resolution and low cost to many applications. Meanwhile, it’s easy to be fabricated into arrays and be integrated with other circuits. Therefore, it’s a hot research spot either abroad or at home. The biosensor based on MC is exactly a product of its application in bio-detection field. The detected target can be reflected by the frequency shift of MCs in dynamic mode, based on which a setup is devised. This system consists of three parts that are exciting and detecting of MC, Q factor enhancement and temperature control. The performance of the setup is tested. Two methods are adopted to excite the MC, which are acoustic and magnetic activating (AA and MA) mode respectively. They are compared in an identical environment using MLCT-O10 MC. In air environment, both modes have multiple peaks, but AA has higher Q factor and more stable resonant frequency. In water, more peaks emerge in AA mode while MA mode has only one peak, and AA still has higher Q factor and more stable resonant frequency. Enhancing Q factor is an effective method to get better system resolution. The Q enhancement circuit designed with analog parts brings great Q factor improvement which results in better resonant frequency stability.
基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件应用新进展
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｓｐ ｐ ｒｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒ ｒ ｃｐ ｅｏ Ｍ ，ａ ｄ ｄｓｕ ｓ ｓｔｅ ｒｃ ｎ ｐ ｌ ａ ｏ ｆ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓｔｅ ｗｏｋ ｐ ｉ ｉｌ ｆＡＦ ｎ ｎ ｎ ｉｃ ｓｅ ｅ ｅ ｔａ ｐ ｉ ｔ ｎ ｏ ｈ ｃｉ ｓｖ ｒｌ Ｍ － ａｅ ａ ｔ ｅ ｅｓｗｉ ｃｏ ｐｏ ｅｉ ｅａｌ Ｆｎ ｌ ，ｔｉｄｃ ｔｓｔ ｅｗａ ｉ ｉｄ ｏ ｅ ｅ ｅａ ＡＦ ｂ ｓ ｄ ｃ ｎ ｌｖ ｒ ｔ ｍｉｒ — ｒｂ ｎ ｄ ｔｉ ｉａｌ ｉ ｎ ｉａｅ ｙｔ ｓｋｎ ｆｄ — ｉ ｈ ． ｙ ｈ ｈ
器［、 ２ 高密 度 数据 存 储 【－ 纳 米级 图形 加 工【￣］纳 １ ３９ －］ －、 １ １、 ｏ８ 米 结构 机械 特性 测 试【】 面 的应 用也 逐渐 增 多 。 ｌ ９ 等方
２ 原 子 力 显 微 镜 的 工 作 原 理
原子力显微镜是通过检测样品表面与微尖端之
间 的相 互作 用力 （ 原子 力） 探测 样 品表 面 形貌 。 来
摘 要 ： 分析 原 子 力 显微 镜 工作 原 理 的基 础 上 ， 细介 绍 了各种 基 于原子 力显微 镜 的 悬臂 梁微 在 详
尖端 器件 的应 用进 展 ， 并展 望 了悬臂 梁微 尖 端 器件 的发展 前 景 。
关键 词 ： 子 力显 微镜 ； 臂 梁 ； 原 悬 微尖 端 中图分 类 号 ：Ｎ７ １ Ｔ ４． ８ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ４４ ０ （０ ７ ０ —０ ００ １０ －５ ７ ２ ０ ） １０ １ —５
6.6.1 微悬臂梁成像器件
第六章红外热成像器件与技术6.6 光学读出成像器件光学读出成像器件◆微悬臂梁成像器件◆热光阀调制成像器件6.6 光学读出成像器件6.6.1 微悬臂梁成像器件微悬臂梁成像器件➢一种热机械的非制冷红外探测器——微机电系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术发展的产物，利用机械力学性质探测红外辐射。
➢FPA 单元吸收入射红外辐射产生温升时，组成微悬臂梁的双材料热膨胀系数不同，悬臂梁会弯曲变形。
➢利用光学方法检测这种热致形变进而可转化为热红外图像。
双材料微悬臂梁红外探测器焦平面阵列（微梁单元尺度200μm ×200μm ，单材料梁宽2μm ，微梁宽10μm 。
整个微梁阵列由100×100个微量单元组成。
）变形结构主要由回折次数n 的多组回折梁组成。
回折结构中，包含一个SiN x ／Au 双材料变形梁和一个单材料SiN x 回折梁构成，镜面采用SiN x ／Au 双材料层结构。
微悬臂梁的变形结构Au有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）双材料结构和回折结构，能够很好的实现散热功能，使探测器工作的时候参考温度保持恒定，测量值更加准确。
微悬臂梁的变形结构基于MEMS微悬臂梁的光学读出成像系统目前实验室能达到的性能与理论计算还有很大程度的差距，其潜在的制作简单、成本低的优势将有待未来技术发展的开发。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）基于热光阀的光学读出成像系统➢当窄带近红外光源“探测”到芯片上的每个像元的温度时，对应像元的探测信号将被反射出的芯片，落在CMOS相机的传感器上。
➢因反射信号的大小与像元温度有关，故反射出来的信号光代表景物温度分布特性。
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第六章红外热成像器件与技术
6.6 光学读出成像器件
光学读出成像器件
◆微悬臂梁成像器件
◆热光阀调制成像器件
6.6 光学读出成像器件6.6.1 微悬臂梁成像器件
微悬臂梁成像器件
➢一种热机械的非制冷红外探测器
——微机电系统MEMS(Micro-
Electro-Mechanical System)技术发展的产物，利用机械力学性质探测红外辐射。
➢FPA 单元吸收入射红外辐射产生温升时，组成微悬臂梁的双材料热膨胀系数不同，悬臂梁会弯曲变形。
➢利用光学方法检测这种热致形变进而可转化为热红外图像。
双材料微悬臂梁红外探测器焦平面阵列
（微梁单元尺度200μm ×200μm ，单材料梁宽2μm ，微梁宽10μm 。
整个微梁
阵列由100×100个微量单元组成。
）
变形结构主要由回折次数n 的多组回折梁组成。
回折结构中，包含一个SiN x ／Au 双材料变形梁和一个单材料SiN x 回折梁构成，镜面采用SiN x ／Au 双材料层结构。
微悬臂梁的变形结构
Au
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双材料结构和回折结构，能够很好的实现散热功能，使探测器工作的时候参考温度保持恒定，测量值更加准确。
微悬臂梁的变形结构
基于MEMS微悬臂梁的光学读出成像系统
目前实验室能达到的性能与理论计算
还有很大程度的差距，其潜在的制作
简单、成本低的优势将有待未来技术
发展的开发。
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基于热光阀的光学读出成像系统
➢当窄带近红外光源“探测”到芯片上的每个像元的温度时，对应像元的探测信号将被反射出的芯片，落在CMOS相机的传感器上。
➢因反射信号的大小与像元温度有关，故反射出来的信号光代表景物温度分布特性。