微機電技術(shù)內(nèi)容簡介

本書系統(tǒng)地介紹了微機電技術(shù)基本內(nèi)容、分析方法和主要應(yīng)用，包括微機電系統(tǒng)概述、材料、工藝、典型器件、應(yīng)用RF MEMS及重構(gòu)天線MEMS力學(xué)問題等。書中包含大量圖、表，研究成果及相關(guān)結(jié)論，內(nèi)容豐富。

本書可供高年級本科生和研究生使用，也可以作相關(guān)工程技術(shù)人員及科技管理人員的參考書。

第1章 MEMS概述 1

1.1 MEMS的概念 1

1.2 MEMS研究現(xiàn)狀 6

1.3 MEMS的特點和存在的問題 14

參考文獻 25

第2章 MEMS材料 30

2.1 硅及其化合物 30

2.1.1 硅 30

2.1.2 硅化合物 38

2.2 陶瓷 39

2.3 聚合物 41

2.4 金屬 45

2.4.1 磁致伸縮金屬 45

2.4.2 形狀記憶合金 46

2.5 凝膠 47

2.6 電流變體 48

2.6.1 電流變體定義 48

2.6.2 電流變體組成 48

2.6.3 電流變體應(yīng)用 49

2.7 新興材料 50

2.7.1 石墨烯 50

2.7.2 碳納米管 59

2.7.3 金剛石 70

2.7.4 硅烯 78

參考文獻 79

第3章 MEMS工藝 82

3.1 傳統(tǒng)超精密和特種微細(xì)加工技術(shù) 82

3.1.1 傳統(tǒng)超精密微加工技術(shù) 82

3.1.2 特種微細(xì)加工技術(shù) 85

3.2 硅微機械加工技術(shù) 107

3.2.1 MEMS常用IC工藝 107

3.2.2 表面微加工技術(shù) 120

3.2.3 體微加工技術(shù) 123

3.3 鍵合技術(shù) 133

3.4 LIGA 技術(shù) 145

3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)LIGA技術(shù) 146

3.4.2 準(zhǔn)LIGA技術(shù) 148

3.4.3 其他相關(guān)LIGA技術(shù) 157

參考文獻 163

第4章 MEMS典型器件 165

4.1 微傳感器與微執(zhí)行器 165

4.1.1 MEMS微傳感器 167

4.1.2 微執(zhí)行器 177

4.2 微加速度計 184

4.2.1 線微加速度計 186

4.2.2 差動電容微加速度計 186

4.2.3 蹺蹺板式微加速度計 188

4.2.4 三明治式微加速度計 190

4.2.5 梳齒式微加速度計 192

4.2.6 MEMS微加速度計研究方向 195

4.3 微陀螺儀 197

4.3.1 陀螺儀原理 198

4.3.2 MEMS陀螺儀 201

4.3.3 進一步提高MEMS陀螺儀的性能 219

4.4 微諧振器 220

4.4.1 梳狀諧振器 221

4.4.2 梁式諧振器 221

4.4.3 盤式諧振器 222

4.4.4 薄膜體聲波諧振器 224

4.4.5 腔結(jié)構(gòu)微機械諧振器 226

4.4.6 聲表面波諧振器 226

4.4.7 諧振器性能比較 228

4.5 數(shù)字微鏡 229

4.5.1 DMD原理 229

4.5.2 數(shù)字微鏡的應(yīng)用 233

參考文獻 236

第5章 MEMS應(yīng)用 239

5.1 MEMS技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用 240

5.1.1 汽車安全系統(tǒng) 241

5.1.2 監(jiān)測輪胎氣壓系統(tǒng) 243

5.2 MEMS技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用 248

5.2.1 微飛行器 249

5.2.2 微慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 251

5.2.3 納米武器 254

5.3 MEMS技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 255

5.3.1 微創(chuàng)內(nèi)窺鏡系統(tǒng) 256

5.3.2 特定部位藥物釋放藥丸 260

5.3.3 消化道采樣及參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng) 261

5.3.4 精微外科和軟組織外科手術(shù) 262

5.4 MEMS在光通信中的應(yīng)用 264

5.4.1 全光通信 264

5.4.2 光開關(guān) 266

5.5 MEMS技術(shù)在航空航天中的應(yīng)用 277

5.5.1 微納衛(wèi)星 277

5.5.2 太空望遠(yuǎn)鏡調(diào)整系統(tǒng) 279

5.6 MEMS技術(shù)在手機中的應(yīng)用 281

5.6.1 手機加速度計 282

5.6.2 MEMS麥克風(fēng) 283

5.6.3 遠(yuǎn)程信息處理 284

5.6.4 多頻段手機 284

5.6.5 微型投影技術(shù) 287

5.6.6 手機陀螺儀 289

5.6.7 MEMS在手機中的前景 290

5.7 MEMS技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用 291

5.8 生物芯片 296

5.8.1 微陣列生物芯片 297

5.8.2 微流體生物芯片 297

5.8.3 流體技術(shù) 300

5.8.4 檢測技術(shù)及裝置 300

5.8.5 DNA測序與藥品研制 302

5.9 MEMS技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 302

參考文獻 305

第6章 RF MEMS及重構(gòu)天線 308

6.1 RF MEMS 309

6.2 RF MEMS的應(yīng)用 310

6.2.1 MEMS移相器 310

6.2.2 MEMS濾波器 315

6.2.3 其他RF MEMS 應(yīng)用 318

6.3 RF開關(guān) 320

6.3.1 RF MEMS開關(guān)分類 322

6.3.2 懸臂梁結(jié)構(gòu)電阻接觸式RF開關(guān) 323

6.3.3 電容耦合式RF開關(guān) 326

6.4 重構(gòu)天線的概念 328

6.5 重構(gòu)天線研究現(xiàn)狀 330

6.6 重構(gòu)天線分類 334

6.6.1 改變天線單元結(jié)構(gòu) 334

6.6.2 控制饋電網(wǎng)絡(luò) 338

6.7 頻率重構(gòu) 339

6.8 方向圖重構(gòu) 345

6.9 頻率和方向圖同時重構(gòu) 349

6.10 極化可重構(gòu)微帶天線 351

參考文獻 361

第7章 MEMS力學(xué)問題 366

7.1 梁的力學(xué)問題 366

7.1.1 應(yīng)變和應(yīng)力 366

7.1.2 梁的彎曲變形 367

7.2 膜的力學(xué)問題 370

7.2.1 薄膜彎曲 370

7.2.2 周邊固支圓形薄膜彎曲 371

7.2.3 周邊固支矩形薄膜彎曲 372

7.3 靜電力 373

7.3.1 分離變量法級數(shù)解 373

7.3.2 保角變換近似解 374

7.3.3 考慮極板厚度時的邊緣效應(yīng) 374

7.3.4 非平行極板電容靜電力 375

7.4 范德瓦耳斯力 377

7.4.1 偶極子電場 378

7.4.2 離子與偶極間作用力 379

7.4.3 偶極相互作用 380

7.4.4 角平均的偶極相互作用 381

7.4.5 偶極-誘導(dǎo)作用 381

7.4.6 倫敦(London)-范德瓦耳斯力 382

7.4.7 范德瓦耳斯力 385

7.4.8 物體間的范德瓦耳斯力 386

7.5 MEMS阻尼 387

7.5.1 氣體阻尼 387

7.5.2 稀薄氣體阻尼 400

7.6 Casimir力 402

7.6.1 Casimir力的背景 403

7.6.2 Casimir力 404

7.6.3 金屬板間Casimir力 405

7.6.4 Casimir力對MEMS的影響 407

參考文獻 410