两种场发射锥尖的制备工艺及电学特性分析

研究了倒金字塔填充型锥尖及正向刻蚀硅尖的制备方法，工艺及封装方法等，并分别测试了这两种场发射尖阵列的电子发射特性，分配表明倒金字塔填充型锥尖适用于制备高频器器件，正向刻蚀的硅尖适用于制备高速开关器件。     

体硅阳极和薄膜微晶硅阳极聚合物顶发光白光器件

分别以p型体硅和p型薄膜微晶硅为阳极, 以掺入MEH-PPV的PFO为发光层, 以透明金属Sm/Au为阴极, 制作了顶发光白光器件。器件结构是: 硅阳极/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PFO/Cs₂CO₃/Sm/Au。通过调节MEH-PPV在PFO中的质量百分比, 改进了白光器件的发射色度。当MEH-PPV的质量百分比为0.13%时, 发光在白光范围, CIE色坐标为(0.372, 0.391)。研究了器件发光效率对体硅阳极电阻率的影响, 当体硅阳极电阻率为0.079 Ω•cm时, 器件电流效率和功率效率都达到极大, 分别是0.191 cd/A和0.131 lm/W。以金属Ni诱导硅晶化的薄膜微晶硅为阳极, 通过调节Ni层厚度, 优化器件效率。当Ni层厚度为2 nm时, 薄膜硅阳极器件的电流效率和功率效率分别达到最大值: 0.371 cd/A和0.187 lm/W, 相对于最佳电阻率体硅阳极器件分别提高了94%和43%。     

硅压阻式低压传感器研制

以各向异性腐蚀技术制造的矩形硅膜片为弹性敏感元件,研制了硅压阻式低压传感器。通过对矩形硅膜上应力分布的分析和计算,确定了力敏电阻的最佳位置和尺寸。压敏电阻全桥采用集成电路技术制作在2.5mm×5.5mm、厚35μm的矩形硅膜片上。在0～20kPa压力范围内,测得577μV/kPa·V的灵敏度,理论和实验结果有较好的一致性。     

微型电容式压力传感器硅基薄膜的设计与制备

获得均匀、平整的硅基薄膜是制备出高灵敏度的微型电容式压力传感器的关键步骤.首先在理论分析的基础上,确定了微型电容式压力传感器的基本参数,而后在制备中,发展了一种新型的硅基薄膜制作方法,即利用硅-玻璃键合工艺,结合浓KOH溶液超声腐蚀与化学机械抛光的方法,得到了厚度为10μm的均匀、平整的硅基薄膜,为制备微型压力传感器奠定了工艺基础,也可用于其他微机电系统(MEMS)压力传感器.     

场致发射材料的特性

主要论述了场致发射材料及其特性 ,对金属、硅微尖、金刚石薄膜、GaAs等的制备工艺和阴极特性作了较为详细的分析 .介绍了这些材料在新型场致发射显示器件 (FED)、真空微电子管作为阴极材料的应用 ,并对场致发射材料的获得和改进进行了初步的探讨     

溶胶-凝胶法制作PZT薄膜微驱动器的工艺研究

使用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了PZT压电薄膜,利用PZT的压电效应制作以PZT薄膜为驱动的无阀型微驱动器.针对微驱动器的关键结构驱动膜,探索了多层驱动膜的制备方法及PZT薄膜的刻蚀工艺.采用Si/SiO2/Ti/Pt/PZT/Cr/Au多层驱动膜结构,解决了PZT薄膜制备中存在附着力、抗疲劳等问题,利用BHF/HNO3溶液实现了PZT薄膜刻蚀技术的半导体工艺化.同时详细探讨了微机械加工(MEMS)中温度及溶液浓度对腐蚀工艺的重要影响,给出了硅各向异性腐蚀的最佳化工艺条件.通过以上方法成功地解决了集成制作的无阀型微驱动器的关键工艺问题,降低了器件的复杂性.采用以上工艺得到的驱动器硅杯面积大、均匀、平坦,而且在无阀型微驱动器整体设计中没有可以移动的机械部分,所以微驱动器的寿命也得到了提高.     

无掩模选择性制备硅纳米线阵列及其光致发光

基于金属辅助硅化学刻蚀发展了一种无掩模选择性区域制备硅纳米线阵列的方法, 并利用该方法成功制备了图形化的硅纳米线阵列. 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 分析表明, 所制备的硅纳米线阵列是高质量的多孔微纳米结构, 并利用拉曼光谱仪研究了室温下硅纳米线阵列的光致发光特性. 结果表明, 硅纳米线阵列可实现有效的光发射, 发光波峰为663 nm. 该方法工艺简单、有效, 可潜在地应用于构筑硅基光电集成器件.     

提高方形硅膜压力传感器灵敏度的几个重要措施

结合扩散硅压阻式压力传感器的研制．根据硅的压阻效应原理，利用方形硅膜的应力分 布公式，论述了提高正方形硅膜压阻式压力传感器灵敏度的几个重要措施．     

硅基超晶格Ⅵ(A)/Si6/SiO2/Si6/Ⅵ(A)的电子结构

硅的有效光发射是硅基光电器件研究的一个关键问题,因此一直受到广泛的关注.本文采用第一性原理对新的硅基材料Ⅵ(A)/Sim/SiO2/Sim/Ⅵ(A)(m=6,Ⅵ(A)=O,Se)的能带结构、态密度和电荷密度等进行了计算研究.通过改变掺入Ⅵ(A)族原子氧和硒的对比,分析了SiO2层、不同的Ⅵ(A)族原子以及它们与最近邻Si原子的相互作用对硅基材料电子性质的影响.研究表明,在局域密度近似(LDA)下,O/Si6/SiO2/Si6/O结构在X点存在准直接带隙的特征,而Se/Si6/SiO2/Si6/Se在Γ点存在很小的直接带隙.     

场致发射硅尖阵列的研制

研究真空微电子器件场致发射硅尖阵列的制作工艺.利用HNA湿法腐蚀工艺制作场致发射硅尖阵列,比较带胶腐蚀与不带胶腐蚀的不同.采用氧化削尖技术对硅尖进行锐化处理.制作了50×60硅尖阵列,同时给出了硅尖阵列的I-V特性.利用HNA湿法腐蚀制备的硅尖结构与理论分析一致,锐化处理改善了硅尖阴极阵列的场致发射特性.     

BCP增透膜对顶发射器件发光性能的影响

制作了基于有机材料2,9-二甲基-4,7-二苯基-9,10-菲咯啉(BCP)作增透膜的硅基顶发射有机电致发光器件,探讨了BCP增透膜对于器件亮度、效率等光学参数的改善以及对于器件光谱的影响,并结合微腔理论和转移矩阵理论进行了计算,验证了理论与实验结果的一致性.     

硅压力传感器基座受力变形时的输出性能

为分析硅压力传感器基座受力变形对传感器输出性能的影响,首先利用弹性力学理论和板壳理论分析推导了压力传感器方形膜片应力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;再利用ANSYS进行分析模拟,探究了传感器基座结构变形对应变膜应力差的影响;然后针对减小基座受力变形对芯片受力的影响,对基座结构进行适当优化,并对比仿真分析的结果;最后通过实验测得优化前后的传感器输出数据.结果表明,传感器基座结构优化后,传感器硅芯片中心最大变形量从2.172μm降低到1.819μm,输出误差从0.95%下降到0.60%.     

顶发射白光有机电致发光器件概述

顶发射白光有机电致发光器件(TEWOLED)为大屏幕显示及微显示提供了巨大的机遇,具有低功耗的特点.然而,由于微腔效应的存在,使得TEWOLED的制备面临诸多挑战.本文阐述了利用有机小分子制作的白光顶发射器件的工作原理,介绍了当前WTEOLEDs的制备方法及其性能.TEWOLED器件性能的改善需要从材料及器件结构设计两方面考虑.对于器件结构,主要为两个方向:第一为利用高透过率的顶电极来减弱微腔效应,从而实现白光发射的目的;另外一种方式是利用微腔效应,通过对电极的光学设计,实现多模共振发射,从而实现白光发射的目的.另外,着重介绍利用多模微腔的方式制备TEWOLED的方法.     

压电微悬臂梁探针的制作工艺研究

为实现压电探针在纳米器件表征和加工领域的应用,设计并制作了一种压电微悬臂梁探针.采用各向异性湿法腐蚀的方法得到纳米级硅针尖,用局部压电层方法解决了压电微悬臂梁探针制作过程中探针、压电薄膜和微悬臂梁之间的工艺兼容性问题.使用微力传感器测试平台对尺寸为450μm×70μm的压电悬臂梁探针进行测试,结果表明,这种尺寸的压电悬臂梁探针的弹性常数为21.17N/m,与理论计算值相符.通过对压电探针的设计制作,总结了湿法腐蚀-干法刻蚀等工艺的结合方案,为压电探针的广泛应用奠定了基础.     

新型多晶硅压力传感器

论述了一种新型多晶压力传感器。它采用矩形双岛硅膜结构，多晶硅作应变电阻，二氧化硅介质膜作隔离，用集成电路工艺和微机械加工技术制作 ，因而，传感器具有灵敏度高和高等特点，利用有限元法对双岛结构的应力分布进行了模拟计算，实验结果与理论分析一致。     

聚合物双层结构实现稳定的白光发射

通过聚乙烯咔唑(PVK)和发绿光的9’9-二辛基芴(DOF)与硒芬(SeH)的共聚物(PFSeH)形成聚合物双层器件结构(ITO/PEDOT/PVK/PFSeH/Ba/A l)实现白光发射.通过优化PVK和PFSeH各层的厚度,得到了光谱稳定的白光发射.在电压为13V时该器件的最大发光效率为0.51 cd/A,相应的亮度为750 cd/m2和色坐标C IE1931为(0.32,0.32).在10~18 V的电压范围内双层器件的白光发射光谱稳定不变.双层器件发白光的原因是由于PVK层的蓝光发射和PFSeH层的绿光发射及PFSeH与PVK双层界面间形成基激复合物的红光发射.     

硅微机械F-P腔结构及电场的有限元分析

提出一种硅基底微机械F-P腔结构,通过作为上反射镜的弹性膜的移动改变F-P腔的腔长,从而实现调谐的目的.利用有限元软件对其不同参数下的力学性能、电场耦合特性进行了有限元的计算机模拟与分析.从分析结果可知,弹性膜在所要求的工作范围内有足够的强度承受外加电压所产生的电场力的作用,而且弹性膜移动时仍然能够与下反射镜保持平行,从而保证了F-P腔的平行度,保证其作为滤波器或衰减器时的工作精度,为硅微机械F-P腔器件的设计提供了有效参数依据.     

高精度压力数据采集系统设计

介绍了一种高精度压力数据采集系统的设计方法.以高性能MSC1211Y5微处理器为核心,采用高精度硅压式压力传感器采集数据,配以信号处理,同时利用RS-485接口构成总线型通信网络,形成一个高精度数据采集系统.     

基于硅隔离技术的耐高温压力传感器研究

采用硅隔离SoI(Silicon on Insulator)技术，应用高能氧离子的注入方法，在单晶硅材料中形成埋层二氧化硅，用以隔离作为测量电路的顶部硅层与体硅之间因温度升高而造成的漏电流。采用梁膜结合的压力传递机构，将被测压力与SoI敏感元件隔离开来，因此避免了被测压力的瞬时高温冲击，给出了传感器的结构模型和实验数据。测试结果表明，这种新型结构的耐高压力传感器，具有较好的动静态特性。     

真空微电子触觉传感器场致发射阵列的研究

阐述了真空微电子触觉传感器的工作原理。采用半导体集成电路加工技术和硅微各向异性腐蚀及氧化锐化工艺,在电阻率为３～５Ω·ｃｍ的ｎ型（１００）硅片上制备了真空微电子触觉传感器的场致发射阴极锥尖阵列,锥尖密度达３９００个／ｍｍ２,起始发射电压为２～３Ｖ,反向击穿电压大于３０Ｖ,收集极在２０Ｖ在电压时,单尖发射电流达０．２μＡ,实验结果表明这种真空微电子触觉传感器具有良好的触觉效应。