一、微机电系统(MEMS)技术及其应用（论文文献综述）
张文花[1]（2021）在《随机激励下微悬臂梁的瞬态振动响应研究》文中研究指明微机电系统（MEMS）是一种微型化的设备,它能够感知环境、处理和分析信息,是一个独立的智能系统。微悬臂梁是微机电系统器件中最典型的结构,其动力学特性直接影响了系统的设计和性能。微悬臂梁作为一个微型传感器得到了广泛的应用,在各个领域几乎都有研究。但是微悬臂梁在物流运输、仓库存储等工作中容易受到随机激励产生振动,因此研究微悬臂梁在随机激励下的振动响应很有必要。采用集总参数建模方法,将微悬臂梁系统等效为弹簧质量阻尼系统。然后,应用极点留数法,推导出MEMS中微悬臂梁在高斯白噪声激励下瞬态均方响应的封闭解。结果表明,极点留数法不仅比时域法和频域法更有效,而且避免了在时域计算积分的繁琐过程。最后,讨论了阻尼比和噪声强度对微悬臂梁系统瞬态均方响应的影响规律。研究了多自由度微悬臂梁系统在随机激励下的瞬态振动响应。首先,从输入和系统转移函数计算得到输出的极点和留数。其次,根据输入函数和系统传递函数的极点和留数,进行代数计算,得到响应函数的极点和留数。然后,从响应的极点和留数求出时域内给定问题的解。最后,以二自由度微悬臂梁为例,验证了极点留数法的有效性,由于新方法的输出是时间的连续函数,其理论上的精度高于任何时域方法。
李铁林[2]（2021）在《用于智能聚光窗户的MEMS微镜结构设计及仿真研究》文中认为日常生活中,当室外光照强度较高的时候,为了防止眩光,人们一般通过窗帘、窗纸等外部器件将部分太阳光向外反射或者散射出去,当室内光线不足的时候,只能依靠室内照明装置进行光线调节,导致光资源严重浪费,现今的智能窗户已经可以通过调节窗户的太阳光透射率实现室内光照的调节,但无法智能调节室内温度及光照强度并完成太阳光的最大化利用。MEMS技术与窗户的结合使智能窗户的光资源最大化利用成为可能,MEMS微镜因其微小且易控的特点,可以跟随光线方位的变化进行偏转,对入射的太阳光实现角度可控的调节。本文研究的智能聚光窗户可以在光调控的同时,控制MEMS微反射镜阵列进行聚光,将光汇聚至阳台上方布置的高效光伏电池上发电。但是,国内外研制的MEMS微反射镜大多镜面尺寸小且无法实现可控的大偏转角度,本文开展的大镜面尺寸且偏转角可控的MEMS微反射镜的研究具有广阔的市场前景和科学意义,主要研究内容如下:（1）阐述了智能窗户、光伏建筑一体化以及微机电技术的国内外现状,提出了智能聚光窗户的概念及其优势。然后对比分析了静电、电热、压电和电磁四种驱动方式的MEMS微反射镜,确定了电热、压电驱动式MEMS微反射镜的研究目标和内容。（2）使用2D、3D建模软件建立智能聚光窗户的光调控镜面、聚光镜面模型示意图,对聚光电池及逆变器进行了选型。根据青岛市的天气数据,分析了太阳高度角Hs、太阳方位角、微镜间距(9、微镜固定端长度1)等影响发电量的因素。接着利用理论公式对智能聚光窗户的发电量进行计算,最后使用光伏系统仿真软件Pvsyst进行等效发电量的仿真模拟,理论计算值和仿真值得误差为2.5%。（3）对电热MEMS微反射镜的驱动原理进行分析,建立热-电-力学模型,并提出了一种改进悬臂式MEMS微反射镜的结构。通过COMSOL仿真软件建立仿真模型,对影响微反射镜偏转角及光反射面积的结构参数,如镜面长度84))、镜面宽度(284))、热膨胀材料的厚度、固定端长度1)进行优化。改进后MEMS微镜的镜面面积占比为93%,可在0～1.5V的电压范围内进行0～96.53°的偏转,基本满足聚光窗户的需求,最后对优化结构进行振动模态、悬臂梁应力等性能分析。（4）研究了压电驱动式MEMS微反射镜的驱动原理并对压电材料进行对比,对基于位移放大机构的压电MEMS微反射镜进行原理分析并建立扭转力学模型。在微尺度下,利用COMSOL仿真软件建立有限元模型,提出了三种不同杠杆放大结构的压电微镜,在0～50V的电压下,三种压电微镜可实现0～26.89°、0～36.67°、0～30.51°的偏转角,满足聚光镜面的偏转需求。接着对三种结构的位移放大倍数α、偏转角-电压线性度△进行了对比分析,最后对本文提出的四种微镜结构的性能进行对比,得出了适用于不同镜面的MEMS微镜结构。
王亚洲[3]（2021）在《纳米压电梁谐振式加速度计的设计与仿真》文中进行了进一步梳理迄今为止,基于MEMS技术的微机械谐振式加速度计已得到战略级应用（惯性导航与制导）。谐振式加速度计可将加速度信号直接转换为频率的变化量,通过简化数字电路和消除模拟信号的干扰来提高输出精度以及可靠性。但随着谐振式加速度计在惯性导航与制导的应用越来越广泛,现有的谐振式加速度计的精度以及性能已经无法满足需求,难以应用于高精度制导和空中姿态微调,因此,亟需高精度的谐振式加速度计。近几年来,新型纳米材料已开始被用于MEMS加速度计中,其中,氧化锌具有很高的谐振频率以及良好的压电特性。因此,基于纳米压电梁的谐振加速度计有望成为新一代高精度导航和制导的发展方向之一。基于谐振式加速度计的研究现状以及未来高精度的市场需求,本文设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用氧化锌作为谐振器材料,有效地提高了谐振器的谐振频率,具有高灵敏度、高频响的特点;通过设计上下对称式分布结构实现差分式检测,不仅使灵敏度加倍,还降低温度共模以及非线性误差;通过设计左右两端支撑梁有效地降低交叉灵敏度,增强抗干扰能力。建立加速度计以及谐振梁的物理模型,同时基于理论模型,对纳米压电梁谐振式加速度计结构参数进行优化设计。在ANSYS Workbench仿真平台下对其进行分析:上下谐振器的谐振频率分别为2.98793MHz和2.98729MHz,具有高的谐振频率;在该谐振频率下X方向的位移要比Y、Z两个方向高两个数量级以上,具备抗干扰能力;在2000g加速度载荷作用下该加速度计最大应力为241.46MPa,远小于硅和氧化锌材料的极限强度,说明在高过载极限加速度环境中具有较强的抗过载能力;在±10g的设计量程内,该结构的灵敏度为1.13311k Hz/g。最后,基于SOI微加工工艺技术,设计纳米压电梁谐振式加速度计的工艺流程。
满庆文[4]（2021）在《硅基MEMS工艺整合及优化》文中研究说明随着半导体产业的发展,微机电系统作为其中的重要组成部分,越来越受到人们的重视。微机电系统因其集成了电学、光学、化学、力学、生物学等多种特性,具有器件体积小、产品功能丰富、应用领域广泛等特点。我国作为半导体消费大国,对于微机电系统器件的需求也非常迫切,研究和制作微机电系统对于我国经济发展和人民生活水平提高有着重要的意义。本论文针对微机电系统的制作工艺,以硅基光学微机电期间作为切入点,通过对LED模块反射腔器件的工艺整合和优化,研究了微机电系统的工艺流程特点,并制定了合理的工艺路线。利用现有8英寸集成电路制造生产线,对工艺设备进行改造,同时解决了制造过程中的质量缺陷。主要内容为:1.研究硅刻蚀反应机理,利用硅的晶格特性所产生的各向异性特点,对刻蚀液的成分、浓度、反应温度进行工艺试验,确定了浓度26.5%、温度80℃氢氧化钾溶液刻蚀硅的工艺路线。同时建立掩膜层的工艺路线,采用LPCVD和干法氧化的制作工艺,在硅片正/背面分别沉积氮化硅、氧化硅掩膜150nm+600/400nm。2.研究金属层和反射层的材质与厚度,通过多层金属叠加的方法,建立铝/钛/镍/金、钛/镍/金、钛/银等多层金属组合的工艺路线,实现导电性与粘合度的平衡。同时分析金属刻蚀的反应机理并确定相应的工艺路线,通过分层刻蚀的方法,实现器件表面的金属图形化,为后续的LED模块封装提供电学性能和光学性能。3.研究微机电系统器件三维结构对光刻工艺的影响,确定了喷雾涂胶的技术路线,通过调整光刻胶厚度、曝光时间、烘烤温度等参数,为刻蚀工艺提供稳定的光刻胶掩膜;同时,对工艺线宽进行有效控制。4.研究批量生产过程中出现的图形损伤、破片、低反射率等质量缺陷,通过分析缺陷的形成机制和产生原因,预设有针对性的解决方案并通过实验加以验证,进而降低或消除质量缺陷、提高生产良率。
王小龙[5]（2021）在《宽调谐偏振稳定半导体激光技术研究》文中指出随着当代信息网络技术的飞速发展,人们对高速信息处理、高速信息传输能力、传输容量等方面的需求标准也在不断地提升。可调谐垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL）凭借其独有的圆形对称光斑、低功耗、单纵模、波长连续可调、易于2-D阵列以及低成本等特点,成为了领域内最具核心竞争力的理想光源。但由于VCSEL特殊的圆形对称波导谐振腔以及作为反馈的DBR镜不具备偏振选择功能,偏振模式间的各向异性较弱,使得可调谐VCSEL不具备稳定的单偏振模式输出特性。本文以实现VCSEL稳定的单偏振输出以及宽的调谐范围为目标,从理论与实验上开展了相关研究,设计了三种具有偏振稳定、宽波长调谐范围的新型可调谐VCSEL结构,分别为内腔亚波长光栅结构、顶部波状反射镜结构以及内腔液晶结构。在对可调谐VCSEL器件相关工艺研究的基础上,制备了基于内腔亚波长光栅结构的可调谐VCSEL器件,并对器件的输出特性进行了测试与分析。具体的研究工作及相关研究结论如下:（1）在基于内腔亚波长光栅的可调谐VCSEL器件结构研究中,利用亚波长光栅的双折射和抗反射特性,实现对输出偏振模式的控制以及波长调谐范围提升。优化后可调谐VCSEL腔内偏振模式间的共振波长在材料增益谱上实现了最大17.5nm（TE类型）和28nm（TM类型）的波长分离值,可实现稳定的单偏振模式输出。实验制备的器件在20℃时,输出功率为1.6m W,波长调谐范围为22.7nm,正交偏振抑制比（Orthogonal Polarization Suppression Ratio,OPSR）>20d B。（2）在基于顶部波状反射镜的可调谐VCSEL结构研究中,利用波状结构对偏振模式间引入的反射损耗差,实现对输出偏振模式的控制。研究了结构参数对偏振模式反射特性的影响。在研究的基础上,设计了具有高反射率、大反射带宽以及高偏振选择比的波状结构作为可调谐VCSEL的顶部反射镜。在84.5nm的连续波长调谐范围内,TM模式的阈值增益始终大于TE模式,最大增幅超过10倍,使可调谐VCSEL实现了稳定的单偏振模式输出。（3）在基于内腔液晶的可调谐VCSEL结构研究中,设计了具有内部耦合层的新型液晶可调谐VCSEL结构实现对器件自由光谱范围的提升。优化后,波长调谐范围从27.4nm拓展到41.1nm。在偏振特性的研究中,分析了偏振模式间的共振波长与阈值特性随液晶厚度的变化关系,阐明了液晶厚度对影响可调谐VCSEL输出偏振模式的内在机理。
沈林坤[6]（2020）在《基于光波导结构的微驱动器设计研究》文中进行了进一步梳理微驱动器作为微机电系统的重要执行机构及动力源,自诞生以来即成为微光机电系统的重要组成部分,是该领域的热点之一。其中,光热微驱动器具有原理和结构简单、选材广泛、输出力和形变量大、可以远距离非接触控制、可以微小化和集成化等优点,具有广泛应用前景。本论文基于现有光热微驱动器结合具有集成化潜力的光波导结构,设计了基于光波导结构的微驱动器,主要研究内容如下:首先研究了光波导及光热驱动器的基本原理,设计了Y形光波导结构,研究了该结构中的光传输特性;然后对驱动臂结构的热应变特性进行建模仿真,重点研究了不同波导结构中的温度场分布,并对热膨胀的作用机制和效果进行研究,设计六种不同的微驱动驱动臂结构（单层平板结构、双层平板结构、U型结构、H型结构、十字型结构、一字型结构）,研究材料、器件尺寸、热源功率等因素对微驱动器性能的影响,同时对驱动器的性能进行优化,以实现微型机构的高效驱动;在此基础上探索驱动器的制备方法,制备了具有一字型结构的光热微驱动器,并通过将激光导入驱动臂对驱动器的性能进行实验测试,验证了仿真结果,为聚合物电光调制器的进一步研究和应用提供了良好的研究基础。
乔臻[7]（2020）在《微小尺寸弹性结构尺度效应研究》文中研究说明随着现代微制造和微集成技术的发展,微机电系统（MEMS）在生物医疗、航空航天、车辆系统、工程机械以及家电等领域发挥着极其重要的作用。微机电系统中含有各种微梁和微板等弹性结构,这些微弹性结构的力学性能存在着尺度效应。尺度效应是微机电系统设计所需攻克的关键问题。目前,经典弹性理论不能度量尺度效应,而其他非经典弹性理论解读尺度效应仍然存在着巨大的争议。因此研究微弹性结构力学性能的尺度效应并揭示尺度效应的原因对微机电系统的设计、制造以及优化都具有十分重要的意义。基于Mindlin偶应力理论的思想,结合变形的几何描述和曲率张量非对称性的认识丰富了偶应力理论的内容,并把它称之为广义弹性理论。本文以广义弹性理论作为研究微梁和微板等弹性结构力学性能尺度效应的基础理论。广义弹性理论是由偶应力理论发展而来。偶应力理论本构方程的建立就涉及到偶应力张量和曲率张量的对称性问题。本文通过简单剪切问题论证了曲率张量和偶应力张量是非对称性的结论。广义弹性理论的突出特点是能度量尺度效应。虽然一些非经典弹性理论也能用于弹性体尺度效应的计算,但对产生尺度效应的原因还未揭示清楚。在广义弹性理论的框架中,弹性体的变形被分解为平动变形和转动变形。本文从变形的角度来分析尺度效应并以此提出转动变形影响度的概念。根据基于广义弹性理论的欧拉-伯努利梁和基尔霍夫板模型的解析解以及其弯曲变形的分析结果,揭示了尺度效应是转动变形的影响在微尺度下被放大了所致。广义弹性理论具有三个材料参数,即两个Lamé参数和一个旋转模量。这个旋转模量能否精确测量关系到广义弹性理论能否实施工程指导。旋转模量测量的意义对广义弹性理论从理论分析走向实践指导是无比重大的。结合静电驱动吸合问题的研究,提出了一种利用静电驱动吸合不稳定性原理来测量旋转模量的实验方法。根据现有参考文献中的实验数据,得到了硅梁的旋转模量以及该实验的吸合电压曲线。结果表明基于广义弹性理论的吸合电压刚好可以弥补经典弹性理论预测结果与实验值间的差距。这从侧面也说明了广义弹性理论能很好的度量尺度效应。针对微机电系统中的一些不规则梁和板的数值分析,实体单元具有其他类别的单元所不具有的普适性的优点。由此,基于广义弹性理论并借助约束变分原理中的罚函数法建立了实体单元的有限元方程。构建了8节点减缩积分单元、8节点完全积分单元和20节点完全积分单元,并讨论了这三种单元的性能以及罚参数对计算结果的影响。结果表明8节点完全积分单元性能差,应该避免使用这种单元。另外,分析了微悬臂梁和简支微圆板的弯曲变形的尺度效应以及预扭转板对应模态的归一化频率的尺度效应。结果表明转动变形在宏观尺度下的影响极小而可忽略不计,而在微尺度下的影响就非常大,以及尺度效应是由转动变形在微尺度下被放大所致。夹杂问题应力集中对于一些含颗粒体复合材料的破坏研究具有重要的意义。参考三维实体单元的有限元列式,构建了二维平面四边形等参元的有限元方程。通过无限大板中孔边应力集中问题检验了该单元的性能。最后,以四边形等参元分析无限大拉伸板中圆形夹杂的应力集中的尺度效应以及材料参数对夹杂应力集中的影响。转速波动较大的非正常工况以及外部环境的突发冲击对机械设备的正常运行以及操作人员的健康都是不利的。那么监控过大的角速度和不安全的加速度并对其发出报警信息或者触发紧急信号的微触发传感器对这些机械设备的正常运行和操作人员的健康都具有十分重要的意义。基于此,研究了一种能对过大角速度进行报警和对不安全的加速度进行紧急处理的微触发传感器。该微触发传感器的核心问题是力学问题,这个力学问题的实质又是触发微结构在角速度和加速度下的尺度依赖性的动力学响应。基于广义弹性理论,利用哈密尔顿原理建立了触发微结构的动力学控制方程,并采用模态叠加法求解该方程。最后,分析了该微触发传感器的尺度依赖性的触发特性。
鲍飞鸿[8]（2020）在《射频微机电高品质谐振器技术研究》文中研究说明近几十年来,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS）技术在音频、传感器、无线通信和微能源采集等领域展现出了广阔的应用前景。特别是在无线通信领域,微机电振荡器和微机电滤波器等射频微机电系统（RF-MEMS）器件拥有尺寸小、功耗低和集成度高等优异特性,推动了RF-MEMS器件的迅猛发展。微机电振荡器和微机电滤波器的核心部件是微机电谐振器,具有高品质因数的微机电谐振器能够显着地提高MEMS器件的性能,例如:高品质因数的微机电谐振器不仅能够降低MEMS振荡器的近端噪声,还能提高MEMS振荡器的频率稳定性;高品质因数的微机电谐振器能够降低MEMS滤波器的插入损耗;高品质因数的微机电谐振器能够提高MEMS传感器的精度。因此,当前MEMS技术的飞速发展与深入应用急需高品质因数的微机电谐振器。本文首先介绍了传统声学谐振器的研究现状和工作原理,进而归纳总结了微机电谐振器与传统声学谐振器的区别与独特优势,通过分析微机电谐振器的能量损耗机理,概括了提高微机电谐振器品质因数的技术手段,为本文的研究工作奠定了基础。引入本文所讨论的核心器件,即基于硅上压电薄膜结构的微机械（TPoS）谐振器,描述了它的机电换能原理、模态特征和能量损耗机理,并探索了TPoS谐振器的加工工艺流程、测试方法和等效电路模型参数提取的方法。在有了上述的理论基础与技术铺垫之后,本文展开了围绕射频微机电高品质因数谐振器技术的研究工作,具体归纳如下:提出声子晶体结构用以抑制微机电谐振器的锚点损耗,提高谐振器的品质因数。系统地探索了声子晶体的基本概念、理论和声子晶体在谐振器中的作用;引入基于多物理场的声子晶体延迟线模型用于验证声子晶体工作于频率带隙范围内;通过结构优化设计,提出多级声子晶体结构用于抑制谐振器的锚点损耗,提高谐振器的品质因数,其中具有五级声子晶体结构的谐振器在频率为109.85 MHz时的品质因数达到了9,744,而普通谐振器在相同谐振模态下的品质因数仅为一千左右;相比于圆孔状声子晶体结构,提出了一种尺寸较小和质量较轻的蜘蛛网状声子晶体结构,并通过数值计算验证了蜘蛛网状声子晶体具有良好的声隔离特性。提出基于隔振原理的悬浮外框结构用以减少谐振器的能量损耗,实现高品质因数的微机电谐振器。为了探索外框结构的工作原理,讨论了基于隔振原理的外框结构在微机电谐振器中的应用,并阐述其物理机制;提出基于多物理场的有限元仿真模型用于衡量外框结构的隔振性能;将外框结构应用于微机电谐振器,采用数值计算和实验测试相比较的方法验证了外框结构对于谐振器锚点损耗的抑制作用,其中具有50?m宽的外框结构的谐振器在频率为30.4 MHz时的品质因数达到了6779,比普通结构谐振器的品质因数提高了3.8倍;提出外框结构与声子晶体结构相结合的方法用于进一步提高仅有外框结构的谐振器的品质因数。提出微机电谐振器的电极优化方法用于抑制谐振器的杂散模态,并探索了高品质因数声谱梳的实现方法。研究了电极优化方法对于谐振器表面电荷密度和垂直方向位移电流密度的影响,利用数值计算和实验测试相比较的方法验证了电极优化能够减少环形谐振器的杂散模态,提高谐振器的品质因数,其中电极优化后的环形谐振器在频率为83.586 MHz时的品质因数超过一万,而普通环形谐振器在相同谐振模态下的品质因数仅为3712;利用TPoS谐振器的同一晶圆多频率输出特性和声子晶体结构的良好声隔离特性,提出了高品质因数声谱梳的实现方法。综上所述,针对射频微机电谐振器的能量损耗导致其品质因数较低的问题,本文通过理论分析、数值计算、实验设计和测试表征等方面开展了关于射频微机电高品质因数谐振器技术的研究工作,提出了五种方法用于提高谐振器的品质因数,进而实现了高品质因数的微机电谐振器。
秦瑞洁[9]（2020）在《基于柔性基板的高性能高可靠性RF MEMS器件研究》文中认为21世纪是信息化时代,随着通讯行业迅猛发展,通信手段不断提高,射频和微波领域内电子器件也备受关注,RF MEMS（射频微机电系统）器件因本身线性度高、损耗低、体积小等特点在信息、国防、医疗等方面都有广泛的应用。由于在机载、星载雷达和物联网通信系统中应用空间和应用环境越来越复杂,基于柔性基板的RF MEMS器件凭借其体积小、可弯曲等特点成为近年来的研究热点。目前主要的研究内容是围绕器件设计、制备和非弯曲下器件性能本身研究,很少有对弯曲条件下器件性能漂移做出理论分析和实验验证,更缺乏在弯曲条件下的预匹配设计使器件能在弯曲条件下性能得到优化。然而结合科研和工程应用实际需求,建立柔性RF MEMS器件对衬底弯曲响应的理论模型、对器件进行预匹配设计消除衬底弯曲带来的影响、根据理论模型进行仿真和实验验证等工作对于推动柔性RF MEMS器件的研究和应用都有着重要意义。本文从基于柔性基板的典型RF MEMS器件出发,建立不同弯曲条件下器件弯曲特性模型,探索在复杂环境下衬底弯曲对典型RF MEMS器件力学性能、微波性能和动态特性的影响。在对柔性RF MEMS器件的发展历程、应用场景进行分析和总结后,开展了以下工作:（1）建立基于柔性基板的典型RF MEMS器件二维和三维弯曲特性模型。根据不同典型器件的工作原理,建立弯曲后静电驱动开关力学性能、微波性能和动态特性模型,以及四端固定电容器在不同弯曲条件下的电容变化模型,并对典型RF MEMS器件在衬底弯曲后的主要参数进行提取分析,提出弯曲条件下RF MEMS开关的力学/微波预匹配设计方案。（2）根据基于柔性基板的典型RF MEMS器件弯曲理论模型,结合LCP工艺限制,确定几种典型RF MEMS器件的结构和尺寸,包括双端固支梁开关、悬臂梁开关、滤波器、电容器等,并对不同弯曲条件下典型RF MEMS器件进行力学性能和微波性能仿真,仿真结果与理论模型计算结果吻合良好。（3）对上述提出的典型RF MEMS器件进行版图设计与制备,在不同弯曲条件下进行样品的性能参数测试。测试结果表示,双端固支梁开关力学性能、微波性能、动态特性随衬底弯曲变化规律与理论模型一致,匹配结构在弯曲条件下明显改善了双端固支梁开关微波性能,不同弯曲条件下滤波器性能变化规律与仿真结果相符。本文建立了典型RF MEMS器件弯曲特性模型,首次提出了四端固定电容器在不同弯曲条件下三维弯曲理论模型,并设计出弯曲条件下的预匹配结构消除衬底弯曲对器件带来的影响,对典型RF MEMS器件进行了弯曲特性仿真、设计、制备以及实验验证。
张翼[10]（2020）在《RF MEMS可动器件电气特征研究及其应用》文中进行了进一步梳理近年来,在电子器件不断小型化、集成化的趋势下,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical system,MEMS）技术以其体积小、功耗低、与集成电路工艺相兼容的优势,展现出了广阔的应用前景。RF（Radio Frequency,射频）MEMS可动器件作为可重构网络中核心器件,由于其优异的性能及在组件层面广泛的应用,成为近年来研究的热点和难点。这其中,MEMS开关因其低插损、高隔离度、极高的线性度和高功率处理能力,在整个RF系统中广泛被用于信号路由及控制（衰减、相移等）。而MEMS谐振器则在RF系统中广泛被用作频率参考及选择元件,二者作为RF MEMS可动器件的代表,对其核心电气特征参数展开研究具有十分重要的意义。对于RF MEMS开关而言,其驱动电压的高低直接影响器件的功耗水平,而高功耗是移动通信设备所无法接受的。并且高驱动电压需要为器件配置额外的变压电路,降低器件的集成兼容性,故而驱动电压对于RF MEMS开关而言至关重要。而品质因数作为谐振器的核心参数,具有高品质因数的谐振器能够改善其所构成振荡器的相位噪声性能,为其组成的滤波器提供更低的插入损耗及更好的频率选择性,对于传感器而言,品质因数越高则传感器更为灵敏。此外,由于谐振器封装过程中不可避免地引入了馈通电容,因此寄生容性馈通对于微机电谐振器而言亦是不容忽视的关键参数,并且寄生馈通也是当谐振器作为液体传感器时决定其品质因数及传输特性的关键指标。有鉴于此,本文重点研究了射频微机电开关的驱动电压以及射频微机电谐振器的品质因数和寄生馈通。本论文的主要研究工作内容有:1.对射频微机电开关驱动电压问题进行深入研究,提出了一款石墨烯复合开关梁和一款基于应力补偿机制开关梁结构,同普通单一金属材料开关梁相比,所提出复合结构开关梁可以通过有效地降低梁结构的残余应力以降低弹性系数,进而降低开关驱动电压。通过对薄膜材料进行研究,提出并制备了石墨烯夹层低应力薄膜,在此基础之上成功制备了以石墨烯夹层薄膜作为梁结构材料的低驱动电压高可靠性微机电开关。设计以氮化硅为结构层的开关梁结构,利用应力补偿原理减少开关梁所受残余应力,对射频微机电开关制备工艺进行研究,优化了开关梁牺牲层反应离子刻蚀工艺参数,给出了相应的工艺改进方案,制备了所提出的基于应力补偿机制的射频微机电开关,并对其驱动电压进行测试。2.为提高微机电谐振器品质因数这一核心参数,对TPoS（硅上压电薄膜）谐振器能量损耗机制进行了研究。提出了两款TPoS谐振器,对谐振器支撑梁结构进行改进。同未进行改进的原型谐振器相比,改进后谐振器可以有效降低锚点损耗,实现谐振器品质因数的提升。第一款TPoS谐振器通过在支撑梁部分增加反射块结构并在锚点部分采用T型梁构造对耗散能量进行反射,其中反射块结构基于布拉格反射机制,利用多层周期性排列高、低等效声阻抗材料层以反射能量,达到降低锚点损耗提升品质因数的作用。第二款TPoS谐振器基于两级隔振理论对支撑梁结构进行改进,在支撑梁上设计口字分支结构作为隔振结构,将部分由谐振体通过支撑梁耗散至锚点的声能约束在悬浮口字分支结构中,减少了谐振器的锚点损耗,进而提升了品质因数。3.针对微机电谐振器在封装过程中或用于液体传感器时引入较大寄生容性馈通的问题,对TPoS谐振器进行研究。利用工作在偶数阶侧向伸缩模态下TPoS谐振器的压电特性,设计双叉指电极结构,通过引入差分输入、输出结构使TPoS谐振器实现单器件全差分配置,以此实现TPoS谐振器的共模抑制和差模放大,最后基于这种共模和差模特性提出一款基于全差分配置的双叉指电极结构TPoS谐振器,该谐振器具有良好的共模抑制和差模放大能力。通过对该谐振器不同输入、输出配置下传输特性进行测试,验证了全差分配置下所提出谐振器对插入损耗的提升及对寄生馈通的抑制作用。综上所述,本文针对RF MEMS开关及谐振器这两款可动RF MEMS器件中的代表性器件进行了研究,分别针对各自关键性能参数,即开关的驱动电压、谐振器的品质因数及寄生馈通,提出了相应的改进方法。论文将理论与实验相结合,从理论探索、仿真分析、测试验证等多方面对所提出改进方法进行了系统的研究,从而实现了所针对性能参数的提升。
二、微机电系统(MEMS)技术及其应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微机电系统(MEMS)技术及其应用（论文提纲范文）
（1）随机激励下微悬臂梁的瞬态振动响应研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 微悬臂梁动态响应的研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 单位脉冲响应函数 |
| 2.1.2 频率响应函数 |
| 2.1.3 转移函数 |
| 2.2 频域法 |
| 2.3 时域法 |
| 2.4 极点留数法 |
| 2.4.1 激励的极点和留数 |
| 2.4.2 系统的极点和留数 |
| 2.4.3 响应的极点和留数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高斯白噪声激励下微悬臂梁的瞬态均方响应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高斯白噪声激励下微悬臂梁的瞬态均方响应研究 |
| 3.2.1 模型的建立与运动方程 |
| 3.2.2 模型的求解 |
| 3.2.3 瞬态均方响应分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 随机激励下多自由度微悬臂梁系统的动态响应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 随机激励下多自由度微悬臂梁系统的动态响应 |
| 4.2.1 模型的建立与运动方程 |
| 4.2.2 模型的求解 |
| 4.2.3 实例分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（2）用于智能聚光窗户的MEMS微镜结构设计及仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.1.1 智能窗户的发展状况 |
| 1.1.2 光伏建筑一体化 |
| 1.1.3 微机电系统的概念 |
| 1.1.4 MEMS微镜在智能窗户与BIPV领域中的应用 |
| 1.2 不同驱动方式原理介绍及分析 |
| 1.2.1 静电驱动 |
| 1.2.2 电磁驱动 |
| 1.2.3 压电驱动 |
| 1.2.4 电热驱动 |
| 1.2.5 四种驱动方式分析比较 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 基于MEMS的智能聚光窗户研究 |
| 2.1 太阳能光伏发电系统 |
| 2.2 聚光智能窗户的设计要求 |
| 2.2.1 结构和设计要求 |
| 2.2.2 结构设计的主要内容 |
| 2.3 聚光窗户模型的结构设计 |
| 2.3.1 聚光镜面和光调控镜面设计 |
| 2.3.2 聚光太阳能电池的选型 |
| 2.4 智能聚光窗户发电量计算及仿真模拟 |
| 2.4.1 MEMS微镜的阵列间距及有效面积计算 |
| 2.4.2 太阳高度角对MEMS微镜偏转的影响 |
| 2.4.3 聚光太阳能电池发电量的理论分析及计算 |
| 2.5 太阳能发电效率的仿真计算 |
| 2.5.1 Pvsyst软件介绍 |
| 2.5.2 光伏系统搭建及发电量仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 电热MEMS微镜的结构设计及仿真 |
| 3.1 电热驱动理论分析 |
| 3.2 悬臂梁式电热双晶片的数学模型分析 |
| 3.3 电热MEMS微反射镜的建模 |
| 3.3.1 电热双晶片的材料选择 |
| 3.3.2 改进电热双晶的模型分析 |
| 3.3.3 改进电热双晶片的有限元模拟 |
| 3.4 改进电热MEMS微镜结构参数优化 |
| 3.4.1 电热MEMS微镜的偏转特性 |
| 3.4.2 镜面的长、宽参数优化 |
| 3.4.3 固定端长度的参数优化 |
| 3.4.4 热膨胀材料厚度参数优化 |
| 3.4.5 加热层厚度参数优化 |
| 3.5 改进电热MEMS微镜的性能分析 |
| 3.5.1 模态分析 |
| 3.5.2 应力分析 |
| 3.5.3 稳定性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 压电MEMS微镜的结构设计及模拟分析 |
| 4.1 压电驱动理论介绍 |
| 4.1.1 压电材料和压电常数 |
| 4.1.2 压电方程 |
| 4.2 压电MEMS微反射镜的驱动模型分析 |
| 4.2.1 逆压电效应中的电压-应变关系推导 |
| 4.2.2 MEMS微反射镜扭转动力学模型 |
| 4.3 压电MEMS微反射镜的有限元仿真 |
| 4.3.1 MEMS尺度效应 |
| 4.3.2 微尺度压电MEMS微反射镜的建模 |
| 4.3.3 基于位移放大机构的压电MEMS微镜对比 |
| 4.4 压电MEMS微镜的性能分析 |
| 4.4.1 偏转性能分析 |
| 4.4.2 扭转梁应力分析 |
| 4.5 电热微镜与压电微镜的性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 工作总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文成果 |
（3）纳米压电梁谐振式加速度计的设计与仿真（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 MEMS加速度计概述 |
| 1.1.2 MEMS加速度计的分类 |
| 1.1.3 MEMS加速度计的应用 |
| 1.2 谐振式加速度计的国内外研究现状 |
| 1.3 本课题的研究意义 |
| 1.4 本文的主要工作和内容安排 |
| 第二章 纳米压电梁谐振式加速度计的理论建模与分析 |
| 2.1 纳米压电梁谐振式加速度计的工作原理 |
| 2.2 加速度计的力学模型 |
| 2.3 谐振梁的理论分析 |
| 2.3.1 欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)运动学 |
| 2.3.2 谐振梁的横向振动 |
| 2.3.3 谐振梁的谐振频率(轴向力作用下) |
| 2.4 微传感器驱动方式 |
| 2.4.1 静电驱动原理 |
| 2.4.2 压电驱动原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 纳米压电梁谐振式加速度计的结构设计与仿真分析 |
| 3.1 纳米压电梁谐振式加速度计的设计指标 |
| 3.2 纳米压电梁谐振式加速度计的结构设计 |
| 3.2.1 谐振器的结构设计 |
| 3.2.2 支撑梁的结构设计 |
| 3.3 纳米压电梁谐振式加速度计的仿真 |
| 3.3.1 无加速度载荷的模态分析 |
| 3.3.2 谐响应分析 |
| 3.3.3 极限过载仿真与分析 |
| 3.3.4 灵敏度仿真与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纳米压电梁谐振式加速度计的工艺研究 |
| 4.1 传感器制备工艺 |
| 4.1.1 SOI(Silicon-On-Insulator)硅片 |
| 4.1.2 清洗硅片工艺 |
| 4.1.3 光刻工艺 |
| 4.1.4 MEMS刻蚀工艺 |
| 4.1.5 ZnO薄膜的制备工艺 |
| 4.2 工艺流程设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（4）硅基MEMS工艺整合及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 国内外研究动态 |
| 1.2 本文主要工作 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 需求分析及工艺流程建立 |
| 2.1 用途及外观尺寸 |
| 2.2 电学及光学性能 |
| 2.3 金属层控制标准 |
| 2.4 存储环境 |
| 2.5 工艺流程建立 |
| 第三章 工艺路线整合及优化 |
| 3.1 硅槽制作(硅深沟槽刻蚀) |
| 3.1.1 干法刻蚀与湿法刻蚀的选择 |
| 3.1.2 各向同性与各向异性工艺路线的选择 |
| 3.1.3 刻蚀液的选择 |
| 3.1.4 工艺实验 |
| 3.1.4.1 氢氧化钾浓度与刻蚀速率的实验结果 |
| 3.1.4.2 氢氧化钾温度与刻蚀速率的实验结果 |
| 3.1.4.3 IPA对刻蚀速率的影响 |
| 3.1.4.4 工艺条件固化后的工艺窗口实验结果 |
| 3.1.5 沟槽刻蚀顺序 |
| 3.2 掩膜制作(薄膜沉积) |
| 3.2.1 掩膜材质的选择 |
| 3.2.1.1 氮化硅制作材质的选择 |
| 3.2.1.2 减小掩膜层应力的方法 |
| 3.2.1.3 背面掩膜层厚度实验 |
| 3.2.1.4 正面掩膜层厚度实验 |
| 3.2.1.5 掩膜制作工艺小结 |
| 3.2.2 掩膜刻蚀实验 |
| 3.2.2.1 氮化硅刻蚀 |
| 3.2.2.2 氧化硅刻蚀 |
| 3.2.2.3 硅槽刻蚀后的掩膜去除 |
| 3.3 金属层制作(金属沉积) |
| 3.3.1 腔膜制作 |
| 3.3.2 金属层材质的选择 |
| 3.3.3 金属层沉积方法 |
| 3.3.4 金属层厚度实验 |
| 3.4 金属层图形化(金属刻蚀) |
| 3.4.1 金/镍层的刻蚀 |
| 3.4.2 钛/铝层的刻蚀 |
| 3.4.3 钛层的刻蚀 |
| 3.4.4 金属刻蚀小结 |
| 3.5 反射层制作(金属沉积及刻蚀) |
| 3.5.1 反射层材质选择 |
| 3.5.2 反射层图形化 |
| 3.5.3 反射层的其他形式 |
| 3.6 光刻工艺路线 |
| 3.6.1 光刻关键环节分析 |
| 3.6.2 非金属层光刻工艺路线 |
| 3.6.3 金属层光刻工艺路线 |
| 3.6.3.1 涂胶工艺路线 |
| 3.6.3.2 曝光工艺路线 |
| 3.6.4 光刻工艺小结及需注意的其他问题 |
| 第四章 质量缺陷解决及工艺设备改造 |
| 4.1 表面图形损伤消除及工艺设备改造 |
| 4.1.1 光刻与刻蚀造成的表面图形损伤 |
| 4.1.2 设备间传输造成的表面图形损伤 |
| 4.1.3 设备内传输造成的表面图形损伤 |
| 4.2 破片率降低 |
| 4.3 反射率提升 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 本文的主要贡献 |
| 5.2 下一步工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（5）宽调谐偏振稳定半导体激光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 可调谐半导体激光器概述 |
| 1.1.1 可调谐垂直腔面发射激光器 |
| 1.1.2 可调谐DFB激光器 |
| 1.1.3 可调谐DBR激光器 |
| 1.1.4 可调谐外腔激光器 |
| 1.1.5 V型腔可调谐激光器 |
| 1.2 可调谐VCSEL发展及现状 |
| 1.2.1 850nm波段 |
| 1.2.2 1000nm波段 |
| 1.2.3 1300nm波段 |
| 1.2.4 1500nm波段 |
| 1.3 宽调谐、偏振稳定可调谐VCSEL的研究背景及意义 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 可调谐VCSEL的基本理论与设计 |
| 2.1 VCSEL的结构及其原理 |
| 2.1.1 VCSEL结构 |
| 2.1.2 VCSEL及其波长调谐原理 |
| 2.2 DBR反射镜设计 |
| 2.2.1 DBR工作原理 |
| 2.2.2 传输矩阵法求解DBR反射率 |
| 2.2.3 DBR反射带宽和穿透深度 |
| 2.3 VCSEL谐振腔 |
| 2.3.1 F-P腔标准具方程 |
| 2.3.2 往返程增益和激射阈值条件 |
| 2.3.3 光限制因子 |
| 2.4 光增益 |
| 2.5 模式特性 |
| 2.5.1 纵模特性 |
| 2.5.2 横模特性 |
| 2.6 偏振特性 |
| 2.7 输出特性 |
| 2.7.1 阈值电流密度 |
| 2.7.2 器件效率 |
| 2.7.3 输出功率 |
| 2.8 本章小节 |
| 第三章 基于MEMS技术的可调谐VCSEL研究 |
| 3.1 具有内腔亚波长光栅结构的可调谐VCSEL特性研究 |
| 3.1.1 内腔亚波长光栅可调谐VCSEL结构及工作原理 |
| 3.1.2 亚波长光栅分析理论 |
| 3.1.3 亚波长光栅结构设计 |
| 3.1.4 内腔亚波长光栅可调谐VCSEL特性分析 |
| 3.2 具有波状顶部反射镜结构的可调谐VCSEL特性研究 |
| 3.2.1 波状反射镜可调谐VCSEL结构及工作原理 |
| 3.2.2 波状反射镜分析理论 |
| 3.2.3 波状反射镜结构及优化设计 |
| 3.2.4 波状反射镜可调谐VCSEL特性分析 |
| 3.3 低应力MEMS悬臂结构优化设计 |
| 3.3.1 MEMS悬臂结构建模 |
| 3.3.2 “蝴蝶结”型MEMS悬臂设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于内腔液晶可调谐VCSEL研究 |
| 4.1 液晶特性 |
| 4.1.1 液晶及其种类 |
| 4.1.2 液晶的双折射特性 |
| 4.1.3 液晶分子取向 |
| 4.2 内腔液晶可调谐VCSEL结构及原理 |
| 4.3 内腔液晶可调谐VCSEL特性分析 |
| 4.3.1 波长调谐特性 |
| 4.3.2 偏振特性 |
| 4.4 液晶的电控双折射特性研究 |
| 4.4.1 液晶的电控特性 |
| 4.4.2 液晶电控双折射特性测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 内腔亚波长光栅可调谐VCSEL制备及测试 |
| 5.1 器件制备工艺研究 |
| 5.1.1 工艺流程 |
| 5.1.2 关键工艺研究 |
| 5.2 器件测试与分析 |
| 5.2.1 材料测试 |
| 5.2.2 输出特性 |
| 5.2.3 波长调谐特性 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间的学术成果 |
| 致谢 |
（6）基于光波导结构的微驱动器设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 MEMS驱动器 |
| 1.1.1 MEMS微驱动器概述 |
| 1.1.2 MEMS微驱动器的驱动方式 |
| 1.1.3 光热微驱动器 |
| 1.2 光波导简介 |
| 1.3 本论文的创新点以及章节安排 |
| 第二章 光波导理论及光束传输法 |
| 2.1 光波导概述 |
| 2.1.1 平板光波导的结构 |
| 2.1.2 光在介质中传播的波动方程 |
| 2.2 光波导的数值分析方法 |
| 2.3 Y分支结构仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光热驱动器结构设计及仿真研究 |
| 3.1 光热膨胀机制 |
| 3.2 光热驱动器结构设计 |
| 3.2.1 单层平板结构 |
| 3.2.2 双层平板结构 |
| 3.2.3 U型结构 |
| 3.2.4 H型结构 |
| 3.2.5 十字型结构 |
| 3.2.6 一字型结构 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 光热微驱动器的制备及分析 |
| 4.1 光热微驱动器的制备 |
| 4.2 热微驱动器支撑结构的制备 |
| 4.3 光热微驱动器的驱动臂制备 |
| 4.3.1 PDMS前体主液和交联剂的组分 |
| 4.3.2 PDMS薄膜的机械性能 |
| 4.3.3 PDMS薄膜的制备 |
| 4.4 光热微驱动器的位移输出测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文专利 |
| 致谢 |
（7）微小尺寸弹性结构尺度效应研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微机电系统的研究背景和意义 |
| 1.2 非经典弹性理论的研究现状 |
| 1.2.1 尺度效应 |
| 1.2.2 偶应力理论 |
| 1.2.3 应变梯度理论 |
| 1.2.4 微极理论 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 长度尺度参数测量的研究现状 |
| 1.4 静电驱动微结构的研究现状 |
| 1.5 本文研究目的及意义 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 2 广义弹性理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 广义线弹性模型 |
| 2.2.1 几何描述 |
| 2.2.2 守恒方程 |
| 2.2.3 本构关系 |
| 2.3 曲率张量非对称性的论证 |
| 2.4 欧拉-伯努利梁问题 |
| 2.4.1 数学模型 |
| 2.4.2 微悬臂梁算例分析 |
| 2.5 基尔霍夫板问题 |
| 2.5.1 数学建模 |
| 2.5.2 矩形薄板算例分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 静电驱动吸合原理测旋转模量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验原理 |
| 3.3 实验装置的设计 |
| 3.4 实验数据分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 广义弹性理论的有限元方程 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维有限元列式 |
| 4.3 实体单元数值分析 |
| 4.3.1 罚参数和积分方案的讨论 |
| 4.3.2 梁和板尺度效应数值分析 |
| 4.3.3 模态对应频率的尺度效应分析 |
| 4.4 平面问题的数值分析 |
| 4.4.1 二维有限元列式 |
| 4.4.2 四边形等参元性能的验证 |
| 4.4.3 夹杂问题分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 微触发传感器触发特性的尺度效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 触发微结构的尺度效应模型 |
| 5.2.1 模型描述和数学建模 |
| 5.2.2 动力学方程的求解 |
| 5.3 触发特性分析与讨论 |
| 5.3.1 数值解的收敛分析 |
| 5.3.2 动力学响应分析 |
| 5.3.3 尺度效应分析 |
| 5.4 触发控制的设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 进一步的工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读博士学位期间发表及撰写的论文 |
| B 作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（8）射频微机电高品质谐振器技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景及意义 |
| 1.2 声学谐振器的研究现状 |
| 1.2.1 传统声学谐振器 |
| 1.2.2 微机电谐振器 |
| 1.2.3 声学谐振器之间的比较 |
| 1.3 高品质微机电谐振器技术的研究现状 |
| 1.4 本论文的研究目标与研究内容 |
| 1.4.1 研究目标与研究内容 |
| 1.4.2 全文章节结构安排 |
| 第二章 微机电谐振器的工作原理与实现 |
| 2.1 微机电谐振器的机电换能原理 |
| 2.2 微机电谐振器的模态特征 |
| 2.2.1 基本的宽度伸展模态 |
| 2.2.2 高阶轮廓模态 |
| 2.2.3 其他模态 |
| 2.3 微机电谐振器的能量损耗 |
| 2.3.1 锚点损耗 |
| 2.3.2 材料损耗 |
| 2.3.3 其他损耗 |
| 2.4 微机电谐振器的加工工艺流程与测试方法 |
| 2.4.1 加工工艺流程 |
| 2.4.2 测试方法 |
| 2.4.3 等效电路模型参数提取 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 声子晶体用以提升微机电谐振器品质因数的研究 |
| 3.1 声子晶体的理论分析 |
| 3.1.1 声子晶体的分类 |
| 3.1.2 声子晶体的理论基础 |
| 3.1.3 声子晶体在微机电谐振器中的作用 |
| 3.2 基于多物理场的声子晶体延迟线模型 |
| 3.2.1 延迟线模型的设计 |
| 3.2.2 有限元仿真结果分析 |
| 3.3 基于多级声子晶体结构的微机电高品质谐振器技术研究 |
| 3.3.1 多级声子晶体结构的带隙特征和传输特性 |
| 3.3.2 谐振器的设计及其有限元仿真结果 |
| 3.3.3 多级声子晶体结构对谐振器品质因数的影响 |
| 3.4 蜘蛛网状声子晶体结构在微机电谐振器中的应用 |
| 3.4.1 蜘蛛网状声子晶体与圆孔状声子晶体的对比 |
| 3.4.2 两种声子晶体结构的带隙与传输特性对比 |
| 3.4.3 两种声子晶体结构在微机电谐振器中的应用 |
| 3.4.4 仿真结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 隔振原理用以提升微机电谐振器品质因数的研究 |
| 4.1 隔振原理在微机电谐振器中的应用 |
| 4.1.1 具有悬浮外框结构的谐振器设计 |
| 4.1.2 外框结构的隔振原理分析 |
| 4.2 衡量隔振性能的延迟线模型研究 |
| 4.2.1 延迟线模型设计 |
| 4.2.2 有限元仿真结果 |
| 4.3 基于悬浮外框结构的微机电高品质谐振器技术研究 |
| 4.3.1 谐振器的设计及其有限元分析 |
| 4.3.2 测试结果比较 |
| 4.3.3 机电耦合系数与品质因数之间的关系 |
| 4.3.4 外框结构外的支撑梁长度对谐振器品质因数的影响 |
| 4.4 外框与声子晶体结构在微机电谐振器中的应用 |
| 4.4.1 谐振器的设计 |
| 4.4.2 有限元仿真结果 |
| 4.4.3 测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 微机电谐振器的电极优化与高品质因数声谱梳的实现 |
| 5.1 矩形状谐振器的电极优化研究 |
| 5.1.1 矩形状谐振器的电极优化设计 |
| 5.1.2 有限元仿真结果 |
| 5.2 环形谐振器的电极优化研究 |
| 5.2.1 环形谐振器的电极优化设计 |
| 5.2.2 有限元仿真结果对比 |
| 5.2.3 电极优化的模态抑制机理分析 |
| 5.2.4 测试结果对比 |
| 5.3 基于微机电谐振器的声谱梳实现方法 |
| 5.3.1 谐振器设计 |
| 5.3.2 声子晶体的应用 |
| 5.3.3 有限元仿真结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）基于柔性基板的高性能高可靠性RF MEMS器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 微机电系统(MEMS) |
| 1.1.1 MEMS的发展历史 |
| 1.1.2 MEMS的特点 |
| 1.1.3 MEMS的制造技术 |
| 1.1.4 MEMS的现状和前景 |
| 1.2 射频微机电系统(RF MEMS) |
| 1.2.1 RF MEMS定义与分类 |
| 1.2.2 RF MEMS技术特征 |
| 1.2.3 RF MEMS研究现状和前景 |
| 1.3 RF MEMS器件 |
| 1.3.1 RF MEMS开关 |
| 1.3.2 RF MEMS电容器 |
| 1.3.3 RF MEMS滤波器 |
| 1.3.4 RF MEMS移相器 |
| 1.4 柔性MEMS器件 |
| 1.4.1 柔性MEMS简介 |
| 1.4.2 RF MEMS柔性衬底材料 |
| 1.4.3 柔性RF MEMS研究现状 |
| 1.5 本论文主要工作 |
| 第2章 基于柔性衬底RF MEMS器件理论分析 |
| 2.1 RF MEMS器件二维弯曲模型 |
| 2.1.1 RF MEMS双端固支梁开关二维弯曲力学模型 |
| 2.1.1.1 双端固支梁驱动电压 |
| 2.1.1.2 双端固支梁衬底弯曲力学模型 |
| 2.1.2 RF MEMS悬臂梁开关二维弯曲力学模型 |
| 2.1.2.1 悬臂梁驱动电压 |
| 2.1.2.2 悬臂梁衬底弯曲力学模型 |
| 2.1.3 RF MEMS双端固支梁开关二维弯曲微波模型 |
| 2.1.4 RF MEMS悬臂梁开关二维弯曲微波模型 |
| 2.1.5 RF MEMS双端固支梁开关二维弯曲动态模型 |
| 2.1.5.1 双端固支梁驱动时间 |
| 2.1.5.2 双端固支梁驱动时间弯曲模型 |
| 2.1.6 RF MEMS悬臂梁开关二维弯曲动态模型 |
| 2.1.6.1 悬臂梁梁驱动时间 |
| 2.1.6.2 悬臂梁驱动时间弯曲模型 |
| 2.2 RF MEMS器件三维弯曲模型 |
| 2.2.1 衬底弯曲轴线与电容器中轴线重合 |
| 2.2.2 衬底弯曲轴线与电容器中轴线成45° |
| 2.2.3 衬底弯曲轴线与电容器中轴线成任意角度 |
| 2.3 RF MEMS器件预匹配模型 |
| 2.3.1 CPW传输理论 |
| 2.3.2 RF MEMS双端固支梁匹配模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于柔性衬底RF MEMS器件设计与仿真 |
| 3.1 仿真软件简介 |
| 3.2 柔性RF MEMS双端固支梁设计与仿真 |
| 3.2.1 平直板式柔性RF MEMS双端固支梁开关仿真结果 |
| 3.2.2 挖孔式柔性RF MEMS双端固支梁开关仿真结果 |
| 3.2.3 弹簧式柔性RF MEMS双端固支梁开关仿真结果 |
| 3.2.4 柔性RF MEMS双端固支梁预匹配设计 |
| 3.3 柔性RF MEMS悬臂梁的设计与仿真 |
| 3.3.1 平直板式柔性RF MEMS悬臂梁开关仿真结果 |
| 3.3.2 挖孔式柔性RF MEMS悬臂梁开关仿真结果 |
| 3.3.3 弹簧式柔性RF MEMS悬臂梁开关仿真结果 |
| 3.4 柔性电容器设计与仿真 |
| 3.4.1 四端固定电容器仿真 |
| 3.4.1.1 弯曲曲面轴线与上极板轴线相重合电容器仿真 |
| 3.4.1.2 弯曲曲面轴线与上极板轴线成45°电容器仿真 |
| 3.4.1.3 弯曲曲面轴线与上极板轴线成任意角度电容器仿真 |
| 3.4.2 基于CPW传输线可变电容器仿真 |
| 3.5 柔性RF MEMS滤波器仿真 |
| 3.5.1 双端固支梁膜桥宽度对滤波器性能影响仿真 |
| 3.5.2 滤波图形长度不同对滤波器性能影响仿真 |
| 3.5.3 衬底弯曲对滤波器滤波性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于LCP衬底加工工艺的RF MEMS器件制备与测试 |
| 4.1 柔性RF MEMS器件工艺流程 |
| 4.2 柔性RF MEMS器件版图 |
| 4.2.1 柔性RF MEMS双端固支梁开关工艺版图设计 |
| 4.2.2 柔性RF MEMS悬臂梁开关工艺版图设计 |
| 4.2.3 柔性RF MEMS电容器工艺版图设计 |
| 4.2.4 柔性RF MEMS滤波器版图设计 |
| 4.3 柔性RF MEMS器件制备结果 |
| 4.3.1 柔性RF MEMS双端固支梁开关制备结果 |
| 4.3.1.1 平直板式柔性RF MEMS双端固支梁开关制备结果 |
| 4.3.1.2 挖孔式柔性RF MEMS双端固支梁开关制备结果 |
| 4.3.1.3 弹簧式柔性RF MEMS双端固支梁开关制备结果 |
| 4.3.2 柔性RF MEMS悬臂梁开关制备结果 |
| 4.3.3 柔性RF MEMS滤波器制备结果 |
| 4.4 柔性RF MEMS器件衬底弯曲测试结果 |
| 4.4.1 柔性RF MEMS双端固支梁驱动电压测试结果 |
| 4.4.2 柔性RF MEMS双端固支梁驱动时间测试结果 |
| 4.4.3 柔性RF MEMS双端固支梁微波测试结果 |
| 4.4.4 柔性RF MEMS滤波器测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）RF MEMS可动器件电气特征研究及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 射频微机电开关 |
| 1.2.2 微机电谐振器 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本文的主要内容与结构安排 |
| 第二章 微机电开关驱动电压及工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微机电开关工作原理 |
| 2.2.1 微机电开关等效模型 |
| 2.2.2 微机电开关驱动电压 |
| 2.3 微机电开关驱动电压影响因素分析 |
| 2.3.1 开关弹性系数 |
| 2.3.2 开关残余应力 |
| 2.4 基于石墨烯复合梁的低驱动电压开关 |
| 2.4.1 开关设计 |
| 2.4.2 低应力薄膜制备与测试 |
| 2.4.3 石墨烯夹层开关梁制备与测试 |
| 2.5 基于应力补偿机制的低驱动电压开关 |
| 2.5.1 结构设计 |
| 2.5.2 开关工艺制备 |
| 2.5.3 开关测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 TPOS谐振器品质因数研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TPoS谐振器基本工作原理 |
| 3.3 TPoS谐振器能量损耗机理及品质因数 |
| 3.4 基于布拉格反射机理的锚点损耗抑制方法 |
| 3.4.1 布拉格反射器工作原理 |
| 3.4.2 基于反射结构的谐振器设计 |
| 3.4.3 实验验证及分析 |
| 3.5 基于隔振理论的锚点损耗抑制技术 |
| 3.5.1 基于隔振理论的能量约束机制 |
| 3.5.2 基于两级隔振的TPoS谐振器锚点损耗抑制及优化 |
| 3.5.3 实验验证及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 谐振器馈通抑制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 谐振器馈通机理 |
| 4.3 基于差分结构的谐振器馈通抑制方法 |
| 4.3.1 基于补偿电容的馈通消除机制 |
| 4.3.2 基于双叉指电极结构的全差分谐振器设计 |
| 4.4 实验验证及分析 |
| 4.4.1 测试结果 |
| 4.4.2 馈通抑制分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 ALN-ON-SOI微加工工艺 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、微机电系统(MEMS)技术及其应用（论文参考文献）
- [1]随机激励下微悬臂梁的瞬态振动响应研究[D]. 张文花. 太原科技大学, 2021(01)
- [2]用于智能聚光窗户的MEMS微镜结构设计及仿真研究[D]. 李铁林. 青岛科技大学, 2021(01)
- [3]纳米压电梁谐振式加速度计的设计与仿真[D]. 王亚洲. 合肥工业大学, 2021
- [4]硅基MEMS工艺整合及优化[D]. 满庆文. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]宽调谐偏振稳定半导体激光技术研究[D]. 王小龙. 长春理工大学, 2021(01)
- [6]基于光波导结构的微驱动器设计研究[D]. 沈林坤. 南京邮电大学, 2020(03)
- [7]微小尺寸弹性结构尺度效应研究[D]. 乔臻. 重庆大学, 2020(02)
- [8]射频微机电高品质谐振器技术研究[D]. 鲍飞鸿. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]基于柔性基板的高性能高可靠性RF MEMS器件研究[D]. 秦瑞洁. 东南大学, 2020(01)
- [10]RF MEMS可动器件电气特征研究及其应用[D]. 张翼. 电子科技大学, 2020(07)