微机电器

微机电器是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域,它涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集中了当今科学技术的许多尖端成果。这一领域的特点是集微型机械、微型传感器、接口、通讯和电源等技术于一体的微型电器。微机电器的发展概况微机电器约有刀年的发展历史,但真正取得进展是近10多年的事,且随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来。1％2年第一个硅微型大压力传感器问世,其后开发出尺寸为如一5阳微米的齿轮、齿轮泵等微型机械。美国在微机电器领域研制开发较…     

美国正在开发肉眼看不见的“微小机器”

美国正在利用制造半导体技术,开发肉眼看不见的"微小机器"技术.这种微小机器采用以微米为单位的精密度加工的大规模集成电路等技术,以硅为原料,制造出肉眼看不见的齿轮、曲轴和机器上的微小结构.它是由加里福尼亚大学发起,由许多研究机关、大     

生物传感器和体内微型传感器

生物传感器和体内微型传感器是生物工程与微电子学相结合而产生的新型微电子器件,在生物、医学基础研究和临床医学方面有着重要的应用价值.《生物传感器和体内微型传感器》一文介绍了它们的工作原理,综述了这个技术领域的现状和前景.     

昆虫机器混合系统:从自由状态控制到自主智能调控

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研究等众多领域具有重要的应用价值.随着神经科学、微机电系统、人工智能等研究领域的快速发展,昆虫机器混合系统研究正从自由状态控制发展至自主智能调控阶段.本文回顾了昆虫机器人在受控运动模式、可控动作类型、达成控制任务等方面的研究现状,总结了昆虫机器混合系统研究框架,评述了基于不同调控原理实现的典型昆虫机器混合系统研究进展.在此基础上,分析了昆虫机器混合系统在神经调控机制、微型控制系统、刺激技术及方法、智能控制系统等研究中面临的困难、存在的问题,预测了未来的发展趋势.     

编者按

在过去的20年间, 微米和纳米尺度上表面结构的微加工或图案化及其相关性质的研究逐步成为热点问题. 许多现代技术发展的机会都来源于新型微观结构的成功构造或现有结构的小型化. 在集成电路、信息存储器件、微机电系统、小型传感器、微液流器件、生物器件和微型光学元件等领域中, 更快响应速度、更廉价成本、更低能耗和更优性能的实现就是得益于迅速发展起来的微加工或图案化技术. 与此同时, 微加工技术的持续发展也为微观和介观范围内所发生的物理、化学和生物现象的研究提供了契机. 在所有的纳微有序结构或表面图案结构的应用中, 构筑方法对于实现结构的最终应用是最为重要的前提条件. 而随着对有序结构材料的性能及图案化尺寸、精度等要求的提高, 在前人工作的基础上, 人们不断加以改进和拓展, 研发了一系列新的方法. “聚合物有序微结构组装”专题以评述的形式对近年来与此相关的新技术和新成果予以简要介绍.     

非卤化银感光体系和光化学

近20年来,非卤化银感光体系作为一类新型的信息贮存和影象显示材料,有了显著的进展.究其原因,除消极的节约用银外,在积极方面有以下几点:(1)由于一系列新技术的发展,如半导体、电子计算机的出现,激光和全息技术的问世,都给信息贮存和影象显示材料提出了新的要求.如与大规模集成电路密切相关的微电子加工技术要蚀刻出小于1微米的线条,就要求发展有高度解象力的电子束阻蚀材料,又如,作为电子计算机显示设备中的显示材料,应具有实时显示的能力,这就要求新的显示材料能具备快速加工(显、定影)的本领.这些从实际需要而提出的问题,给予非卤化银感光体系以巨大的动力,推动了它的迅速发展.(2)非卤化银感光体系的感光度,到目前为止,虽还未能赶上银盐体系,但是它的高解象力(甚     

干法刻蚀Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料的最新进展

一、前言 干法刻蚀技术在硅器件材料及其集成电路的制作工艺中早已得到了深入的研究和广泛的应用。Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料的干法刻蚀工作则是在80年代初才开始得到重视。近年来,光纤通信技术的迅速发展,对以Ⅲ—Ⅴ族化合物为基材制作的光电器件、图形加工精度和剖面垂直度要求越来越高,传统的湿法腐蚀技术已难以满足各种微米级、亚微米级甚至毫微米级器件结构尺寸和发光器件端镜面制作技术的发展要求,从而进一步推动了Ⅲ—Ⅴ族化     

微型机械：微乎，壮哉！

也许我们都太关注蓬勃发展的网络了 ,而忽视了一些幕后的“小朋友”。在过去的两年里 ,由于科研部门、企业界以及大量资金的共同推动 ,已经出现了一项新的技术 ,它的重要性完全可以与微处理器的重要性相提并论。要理解这项新技术 ,你必须尽可能的往“小”处想 ,想到非常的“小”。在过去的 3 0年里 ,工程师们已经发明了如何把传统的机器缩小到盐粒大小的技术。现在 ,我们已经有了不足一根头发丝粗的麦克风 ,有了微型的引擎 ,可以把成千上万的这种微型引擎安装在溜冰板上。此外我们还有可以插入血管的微型医疗探头。这些微型机械的正式名称叫…     

作用非凡的微型武器

微型武器的登台亮相,开创了“小鱼吃大鱼”的全新格局,对未来战争将产生革命性的变化。微型武器是20世纪90年代才发展起来的又一类新概念武器,是借助于微米、纳米、微机电技术脱颖而出的光机电一体化的高科技结晶。尽管微型武器问世的时间并不长,但发展极为迅速,尤其在微型飞行器、微型(军用)机器人、微型侦察传感器等领域里更是锋芒毕露,跃跃欲试。     

敲开污染源的森严壁垒

传感器作为现代信息技术的源头，已为广大科学工作者普遍认同和重视。无论从环境保护、医疗诊断、宇宙探索、海洋开发，还是从工农业生产到人民群众的日常生活，作为感知、采集、转换、传输和处理各种信息必不可少的传感器已渗入新技术革命的所有领域。传感器技术的发展水平是衡量一个国家综合实力的标志之一。生物传感器是一种将生物敏感元件与物理元件相结合，研制成的分析仪器。它是利用生物敏感元件产生的特异反应及信号，经由物理元件（换能器）转变为光、电、声等容易被检测到的信号，从而间接地得到被测物的有关信息这一基本原理研制…     

打破“功耗墙”——记梁晓峣的低功耗处理器研制

后摩尔时代的"功耗墙" 自从集成电路发明以来,芯片已成为了电子电路集成的基本形式.而集成度增加的速度,一直是按照著名的摩尔定律——"芯片的集成度每18个月至2年提高一倍,即加工线宽缩小一半"——稳步前进的. 然而,芯片制造的实践表明,由于有不可逾越的物理限制,制造尺寸的缩小会遇到各种技术挑战.硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽.受物理原理的制约,小于10纳米后不太可能生产出性能稳定的产品.提出摩尔定律的摩尔本人也曾公开表示,摩尔定律将很难一直有效.     

飞秒激光改性区选择性化学腐蚀加工光纤微纳结构传感器

光纤微纳结构传感器具有体积小、质量轻、抗电磁干扰和灵敏度高等优点,已成为各领域不可或缺的传感器件.本文简要介绍了飞秒激光改性区选择性化学腐蚀加工光纤微纳结构的方法,并根据传感器工作原理,将所得传感器件分为干涉型、衍射型和复合型3种.重点阐述了各类型器件的结构和性能,并对运用该方法制作的光纤微纳结构进行总结和展望.     

战场上的伪装武器

地面间谍草 它的外表与普通的小草没有什么两样,并能与周围的植物一样,随季节的变化而改变颜色.但其身上却装有微型电子侦察传感器、音响传感器和照相机,在战场上与其他小"草"一起构成一个庞大的、极其隐蔽的微型探测系统.它可以竖起"耳朵"监听附近的任何声响,并随时将获取的各种信息依靠自身的传输系统传送给指挥所.     

生物医学中的光纤维传感器

在体内测量中采用直径只有几分之一毫米的玻璃纤维或塑料纤维,是一种比较新的技术,应用潜力很大。光纤维传感器可以作得像电子传感器那样小巧,它的优点是安全;光引出线小而软,可以放进导液管里作多种传感;所用材料能长时间植入体内等。体内光纤维传感已经发展出三种,这就是测光纤维或裸头维纤;物理传感器,装在纤维末端的转换器根据物理参数改变光讯号;化学探头,纤维末端装有适当的可逆试剂,以便进行分光光度分析或荧光分析。(1) 光学传感器(光度测定法) 光纤维传感法同血氧测定法(对血液中氧合血红蛋白含量进行分光光度分析)、血液和组织中的染料结合起来,测定流动情况、心脏输出量和灌注情况;组织和荧光试剂中的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的天然荧光;血液流速的激光-多普勒测定法。     

生物医学用微型传感器

在进行诊断、治疗或医学研究时,常常要知道体内情况。为此,目前已有两种方法。一种是利用超声波等在体外获得体内情况,另一种是采取活检、抽血、将传感器植入体内等方法获取体内情况。在后一种方式中,将传感器植入体内的方法具有可以连续监测的优点,因此受到重视。对生物医学中使用的微型传感器有如下要求: ①形体要小。特别是取出引线的部分要做得很小。要能同时装上种类不同的传感器。     

氢气传感器研究的进展与展望

发展氢能产业对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,实现“双碳”目标和经济高质量发展有着重要意义.氢的安全使用问题一直备受关注.氢气传感器可以快速准确地测量氢气浓度,有效预防氢气在生产、存储、运输和使用等过程的泄漏、爆炸等安全问题.氢气传感器按原理可以分为催化型、电学型、光纤型、声学型等几种类型.其中,催化型和电学型氢气传感技术已经发展成熟并实现了商业化.近些年,随着氢能的推广应用和物联网技术的高速发展,对氢气传感器在安全性、远程监控及分布式测量等方面的要求日益提升.相较于传统的电学原理传感器,光纤型氢气传感器具有更高的安全性和抗干扰性,且便于实现分布式测量等优良性能,已成为当前的研究热点.本文将从不同类型氢气传感器的原理、适用性和研究现状等方面对氢气传感器进行综述与分析,并对其发展趋势进行展望.     

LiCl/SiO_2多孔薄膜的湿敏特性

湿敏材料的开发与研究是传感器研究的重要领域.从材料的角度而言,湿敏材料主要包括电解质型、高分子型和陶瓷型3大类.氯化锂湿敏材料是典型的电解质型,早在70年代初期就已经实用化.其制作方法是将氯化锂溶液与聚乙烯醇溶液按一定比例混合,再利用混合溶液制备出湿敏薄膜.调节氯化锂与聚乙烯醇的比例,制出不同性质的膜,它们分别在不同的湿度范围内敏感.所以,要获得全湿范围内的敏感元件,必须将上述不同性质的膜以单元的形式组合.因此,使得传感器的成本很高,只限于在军事方面使用,民用化比较困难.众所周知,多孔二氧化硅具有很好的物理、化学稳定性,而且还可通过改变制备条件控制其显微结构.采用溶胶-凝胶技术可获得所需结构特性的多孔二氧化硅材料.本文偿试将氯化锂与多孔二氧化硅复合,获得了在全湿范围内具有敏感特性的湿敏薄膜材料.元件的响应、恢复特性很好,采用提拉法制备薄膜,方法简单,效果良好.     

有机导电体

材枓是人们生活和生产必需的物质基础。有人把材料与能源、信息并列为当代科学技术的三大基础。运用各门科学知识和技术手段研究发展新材料,是材料科学的主要任务。下面介绍的有机导电体和超离子导电体,都是材料科学中引人嘱目的研究课题。有机导电体可望在电子、电力工业中取代金属铜,甚至有发展成有机超导体的可能。超离子导电体已在固体电池等与能源有关的领域获得应用,还可设想将它做成微型固体电池引入集成电路,从而制成带源的电子元件。     

Si/SiO_2异质界面的超精细硅量子线

作为半导体科学技术研究前沿领域的硅低维量子结构,它无论在低维物理基础研究,还是在技术应用上,都具有十分重要的意义.硅量子线作为纳米电子学的基础,将发展实现特大规模集成电路和开拓新一代硅量子效应的器件;同时,这种人工设计的一维微结构材料的能带结构不同于天然硅材料,可望获得高的发光效率,用于发展硅基集成光电子技术.国际上采用先进的材料生长手段和各种亚微米级以至纳米级的超微细     

评《压电电子学与压电光电子学》

随着集成电路的集成度越来越高, 晶体管的尺寸越来越小, 特别是当器件中最小线宽趋于10 nm时, 将会出现一系列由量子效应引起的新的效应. 另外从工艺上讲, 器件线宽越小, 大规模工业化市场的成本将大幅增加. 因此终究有一天摩尔定律会遇到瓶颈甚至失效. 人们已经在探讨摩尔定律以后的电子学将向什么方向发展, 并把希望寄托在纳米电子学上, 认为由纳米科学发现的一些新材料, 如碳纳米管、石墨烯、半导体量子点、量子线等是最有可能的下一代微电子学的基础材料. 由它们制成的微电子器件工作原理已经不再是经典的输运理论, 而是需要考虑量子力学效应, 以及由此而产生的介观输运理论, 甚至量子波导理论. 目前由这些材料制成的单个晶体管已经显示出优越的性能, 但关键的障碍在于集成, 还找不到一种能与目前大规模集成电路相比拟的方法来集成纳米晶体管.