微型热式剪应力传感器的热特性建模

为了提高微机电系统(MEMS)微型热式剪应力传感器的灵敏度,分析了MEMS微型热式剪应力传感器的热平衡机理,建立其相应的数学物理模型.从理论上分析了传感器的热膜、绝缘层及硅基底上的空腔尺寸等结构参数对其灵敏度的影响,并将研究结果与基于Fluent软件的数值模拟结果进行对比.结果表明,所建立的数学模型是合理的.     

高gn值悬臂梁式硅微加速度传感器的结构设计

针对高冲击加速度测量,分别就硅微加速度传感器等载面和变载面悬臂枯不同结构尺寸下的应力状及固有频率进行了有限元数值模拟;对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算,结果都说明了采用变截面悬臂梁结构,灵敏度可提高近30％;对选择的变截面悬臂梁结构的加速度传感器其量程为10000gn,有足够的抗过载能力,且横向灵敏度足够小。     

微型剪应力传感器的热特性分析

研究不同结构、不同热敏元件温度和不同工作介质等情况下剪应力传感器的性能差异.通过实验和数值模拟相结合的方法对剪应力传感器进行了热特性分析.数值模拟结果发现:采用热敏元件下部埋置真空空腔的结构,隔热效果最佳;选择相对较高的热敏元件温度和较高热物性系数的工作气体有助于获得较高的灵敏度.该结果对优化设计微型剪应力传感器具有通用的指导意义.     

基于杠杆原理的高灵敏度光纤光栅压力传感器实验

目的为更好地扩大光纤光栅压力传感器的适用范围,设计一种基于拉伸铝片的新型高灵敏度光纤光栅压力传感器.方法应用杠杆原理实现力的增敏,并改变力的方向,使光纤光栅受力增大,从而提高压力传感器的灵敏度及线性度.通过有限元模拟仿真,将实验结果与模拟结果进行对比分析.结果新型压力传感器的灵敏度实验结果与模拟结果相近,实测拉力灵敏度为2.239×10~(-6)nm/Pa,比裸光纤增敏了730倍,其线性度为"0.99".同时通过改变杠杆的比例、材料截面、形式等因素,可以使传感器适应更多的环境需求.结论笔者设计的光纤光栅压力传感器线性度好,灵敏度高,可以满足工程实用性.     

硅基纳米金属光刻蚀结构的侧向光伏效应

研究目的是探索半导体异质结构下的新型光电效应,为位置灵敏传感器的设计提供新思路.利用磁控溅射镀膜技术在P型硅基衬底上生长N型Cr金属薄膜,从而得到Cr/SiO/Si的硅基纳米金属异质结构.使用纳米光刻蚀技术在金属层上按照设计的条纹图形进行光刻蚀加工,得到硅基纳米金属光刻蚀结构.在对结构进行I-V特性测量的过程中发现侧向光伏效应.使用635nm,功率5mW激光器时,其侧向光伏效应的最大灵敏度为4.844mV·mm-1,并且线性度较好.     

实现线性输出的单面推挽式硅电容压力传感器

介绍一种单面构造的工作于推挽方式的微机械硅电容压力传感器，详细论述了线性化设计原理和传感器制作工艺，测试结果表明，该传感器可以将线性度的提高一个量级。     

表面应力敏感型压阻微悬臂梁传感器的模拟

为获得用于表面应力测量的压阻悬臂梁传感器的参数的优化方法,建立了有限元分析模型。通过将模拟结果与压阻理论结合,分析了表面应力作用下的压阻式微型悬臂梁传感器。建立了两层硅悬臂梁结构模型,在顶层硅内施加初始应力模拟表面应力。对仿真结果应力数据进行提取与计算,结合压阻系数,分析了n型硅压阻与p型硅压阻长度、宽度和位置等对微型悬臂梁传感器灵敏度的影响。结果表明:为获得较高灵敏度,n型硅压阻应做长,p型硅压阻应做短并安排在固定端。该文研究结果为悬臂梁生化传感器提供了设计参考。     

PI 电容湿度传感器的研制

采用集成电路光刻工艺在玻璃衬底上制成了以聚酰亚胺 (PI) 为介质膜,以铬、金为电极的电容式湿度传感器.给出了传感器的制造工艺、湿敏特性和工作原理.测试结果表明:在相对湿度RH为0～96 % 范围内C～RH曲线线性度良好,灵敏度为RH 变化 1 %,电容变化 0.15～0.17 pF,该种湿度传感器的 RH长期稳定性为3 %/a.     

变面积结构微机机械电容式加速度传感器

文章首次报道了一种基于面积可变电容结构的微机械加速度传感器。质量块呈栅状结构,由悬臂梁支撑。两组交叉放置的定电极位于质量块的正下方。在惯性力的作用下,质量块呈平行于衬底水平移动,引起由质量块的栅与定电极的叉指构成的差分电容变化。通过测量差分电容的变化,可以得到加速信号的大小。理论分析表明加速度响应信号随面积呈线性变化,而与质量块及定电极的间距无关。加速度传感器的制作采用了基于金属电镀的准LIGA技术,设计量程为20m/s2。测量结果表明,加速度传感器量程为20m/s2,灵敏度为58.1mV/(m·s-2),非线性为4%FS。讨论了器件线性度不够理想的原因。     

有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用

谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器，作者选用双端固定音叉作为谐振器，设计了一种硅微谐振式加速度计，设计中，使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析，对传感器的工作情况进行了仿真。通过模拟和计算，预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数，这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义，有限元分析结果显示，传感器的灵敏度大约为2Hz/g。     

氮化硅结合碳化硅材料抗氧化性能的研究

研究了氮化硅结合碳化硅材料１１００℃时的高温氧化行为，结果表明，该材料的氧化特性符合氧化动力学方程；高温氧化产物的数量及其特性对材料室温强度的变化起主导作用；随氧化硅含量降低或碳化硅颗粒的增大，材料的抗氧化性能得到明显改善。     

多晶硅与单晶硅的扩散比较

相同工艺下多晶硅和单晶硅的扩散结果区别非常明显，在扩散温度较低时，多晶硅扩散后的方块电阻大于相同条件下的扩散单晶硅；在扩散温度较高时，多晶硅扩散后的方块电阻小于单晶硅，文章从多晶硅的结构特点对此现象进行了解释。     

New insights into the effects of silicon content on the oxidation process in silicon-containing steels

Simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate the effects of silicon content on the oxidation kinetics of silicon- containing steels under an atmosphere and heating procedures similar to those used in industrial reheating furnaces for the production of hot-rolled strips. Our results show that when the heating temperature was greater than the melting point of Fe₂SiO₄, the oxidation rates of steels with different silicon contents were the same; the total mass gain decreased with increasing silicon content, whereas it increased with increasing oxygen content. The oxidation rates for steels with different silicon contents were constant with respect to time under isothermal conditions. In addition, the starting oxidation temperature, the intense oxidation temperature, and the finishing oxidation temperature increased with increasing silicon content; the intense oxidation temperature had no correlation with the melting of Fe₂SiO₄. Moreover, the silicon distributed in two forms: as Fe₂SiO₄ at the interface between the innermost layer of oxide scale and the iron matrix, and as particles containing silicon in grains and grain boundaries in the iron matrix.     

硅提纯的热力学基础

随着光伏产业的发展，硅作为生产晶体硅片太阳电池的基础材料，其应用已经超过了90％。从热力学基础对提纯硅的冶金过程进行讨论，其中包括酸浸、真空精炼和定向凝固，并基于热力学相图对这一过程的可行性进行了讨论。除此之外，通过金相分析对过程可行性进行证明。目的在于寻找一种区别于西门子法的低成本的生产太阳能级硅的工艺过程。     

碳化硅、氮化硅材料力学性能的研究

用电显微技术研究了纳米Si3N4-SiC复相陶瓷的显微结构，分析了显微结构与力学性能的关系。     

RTP硅太阳电池的研究进展

用快速热处理(RTP，Rapid Thermal Processing,)制备太阳电池p—n结开辟了一种新的低成本技术。这些年许多科研机构对RTP系统的设计、RTP快速扩散模型、RTP制作器件做了深入的研究。文章主要介绍了RTP快速扩散模型和回顾了RTP硅太阳电池的发展过程，提出了RTP硅太阳电池研究的一些发展方向。     

太阳能级多晶硅制备技术研究进展

随着光伏市场需求不断增加,满足光伏电池技术经济指标要求的硅材料出现严重短缺,低成本提纯冶金硅至太阳能级多晶硅工艺技术越来越受到广泛重视,成为研究开发热点.综述了目前国内外太阳能级多晶硅的生产工艺和最新研究状况,并进行了比较分析,展望了应用前景.     

供压敏元件用的氢化微晶硅薄膜的制备

供压敏元件用的n型氢化微晶硅薄膜用射频辉光放电法己被制成,并对它进行了研究。用改变工艺参数的办法可得到电导率为2.SScm~(-1)～16Scm~(-1)的微晶硅薄膜。由X-射线衍射图和喇曼谱,测定晶粒尺寸和结晶体体积比分别为42～68A和60～70％。随着工艺条件的改变,在玻璃衬底上8000A厚的n型微晶硅膜的纵向效应灵敏系数(G因子)可达到-24.4～-30.5。     

PCVD法渗Si的研究

为解决硅含量超过３．５％的硅钢片无法轧制薄片的矛盾,探讨用等离子体化学气相沉积法（ＰＶＣＤ法）,在（０．１－０．３）ｍｍ厚的普通硅钢片表面涂硅,然后进行短时间高温扩散,使硅钢片平均含硅量达６．５％磁性能达到或超过冷轧取向硅钢片性能。     

CaF2--SiO2型硅传感器辅助电极的制备及其定硅性能

以CaF2+SiO2作为硅传感器辅助电极材料,将其均匀涂覆于ZrO2( MgO)固体电解质表面,在高纯Ar气保护下,1400℃焙烧30 min制备得到定硅传感器.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能量色散谱仪系统研究了制备条件对于焙烧后形成的辅助电极膜层组成、物相和微观形貌的影响.膜层中不存在CaF2,而是以SiO2固体颗粒、CaO·MgO·2SiO2固溶体及ZrSiO4为主.另外,探讨了辅助电极膜层中物相的变化对于膜层黏结性以及定硅性能的影响.在1450℃下对铁液中硅含量进行测试,传感器响应时间在10 s左右,稳定时间在20 s以上,而且传感器的重复性也很理想.当铁液中硅质量分数在0.5%~1.5%时,硅传感器测量值与化学分析法分析值相吻合.