新型微机电系统与器件

**章 微机电系统概述 1 1.1 微机电系统(MEMS)发展概述 1 1.1.1 新型MEMS发展背景 1 1.1.2 MEMS主要功能特点 2 1.1.3 新型MEMS与器件主要应用方向 3 1.2 新型微机电系统典型技术特点 5 1.3 新型微机电系统典型原理 6 1.4 新型微机电系统典型工艺 16 1.5 新型MEMS与器件发展趋势 20 参考文献 21 第二章 MEMS惯性器件及系统 22 2.1 MEMS惯性器件及系统概述 22 2.2 MEMS加速度计 23 2.2.1 电容式加速度计 23 2.2.2 压阻式加速度计 31 2.2.3 谐振式加速度计 34 2.3 MEMS陀螺仪 37 2.3.1 固体波动陀螺仪 40 2.3.2 音叉振动陀螺仪 44 2.3.3 光栅陀螺仪 47 2.4 MEMS惯性开关 48 2.4.1 不同阈值的惯性开关 50 2.4.2 基于不同材料的惯性开关 51 2.4.3 单轴与多轴惯性开关 53 参考文献 55 第三章 回音壁模式微腔器件及系统 59 3.1 回音壁模式微腔概述 59 3.1.1 回音壁模式原理 60 3.1.2 回音壁谐振腔制造 61 3.2 回音壁模式微腔耦合及表征 66 3.2.1 回音壁模式微腔耦合 66 3.2.2 回音壁模式微腔表征 69 3.3 回音壁模式微腔器件发展趋势及典型应用 73 3.3.1 回音壁模式有源激光器 73 3.3.2 回音壁模式自注入激光器 75 3.3.3 回音壁模式光学频率梳 79 3.3.4 回音壁模式超高灵敏度传感器 85 3.3.5 回音壁模式微光机电陀螺 89 参考文献 93 第四章 典型水声传感器件及系统 98 4.1 水声传感器概述及其研发背景 98 4.2 矢量水听器研究历史及现状 99 4.3 纤毛式MEMS矢量水听器仿生微结构工作原理 106 4.4 纤毛式MEMS矢量水听器微结构加工工艺 116 4.5 纤毛式MEMS矢量水听器封装及电路集成 121 4.5.1 纤毛式MEMS矢量水听器调理电路 121 4.5.2 纤毛式MEMS矢量水听器封装集成 124 4.6 纤毛式MEMS矢量水听器室内性能测试 126 4.7 纤毛式MEMS矢量水听器湖试及海试 133 参考文献 139 第五章 典型高温压力传感器件及系统 144 5.1 压力传感器概述 144 5.2 压阻式高温压力传感器 146 5.2.1 压阻式高温压力传感器基本原理 146 5.2.2 压阻式高温压力传感器的结构与设计 148 5.2.3 压阻式高温压力传感器的工艺设计与制备 152 5.2.4 压阻式高温压力传感器的特点及应用 153 5.3 电容式高温压力传感器 154 5.3.1 电容式高温压力传感器基本工作原理 154 5.3.2 电容式高温压力传感器的设计与制备 157 5.3.3 电容式高温压力传感器的应用 161 5.4 无线无源式高温压力传感器 161 5.4.1 无线无源式高温压力传感器的基本工作原理 161 5.4.2 无线无源式高温压力传感器的结构与设计 162 5.4.3 无线无源式高温压力传感器的工艺设计与制备 167 5.4.4 无线无源式高温压力传感器的应用 168 参考文献 168 第六章 量子传感器件及系统 171 6.1 量子传感器概述 171 6.2 量子传感器件与系统基本原理 172 6.2.1 原子磁强计 172 6.2.2 原子钟 182 6.2.3 原子陀螺 187 6.3 关键微纳工艺 194 6.3.1 碱金属气室 194 6.3.2 MEMS无磁加热温控技术 199 6.3.3 微小型激光技术 209 6.3.4 MEMS微波天线技术 212 6.4 系统微装配技术 225 6.4.1 芯片级原子钟微组装 227 6.4.2 芯片级原子磁强计 238 6.4.3 芯片级原子陀螺仪 242 6.4.4 固态量子磁强计 244 参考文献 251 第七章 柔性传感器件及系统 252 7.1 柔性传感器功能材料 252 7.1.1 柔性传感器对材料的要求 252 7.1.2 柔性绝缘材料 253 7.1.3 柔性半导体材料 256 7.1.4 柔性导体材料 259 7.1.5 柔性基底材料 263 7.1.6 电致发光及光伏材料 264 7.2 柔性传感器制造工艺 265 7.2.1 薄膜制备工艺 265 7.2.2 微纳图形化工艺 275 7.3 典型柔性传感器及其应用 295 7.3.1 柔性压力传感器 295 7.3.2 柔性环境传感器 302 7.3.3 柔性光探测器 307 参考文献 309