国家自然科学基金(60376038)
- 作品数：11 被引量：47H指数：4
- 相关作者：李昕欣杨尊先王跃林于映鲍海飞更多>>
- 相关机构：中国科学院福州大学中国科学院研究生院更多>>
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- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程一般工业技术电子电信更多>>
- 开关点电可调节的MEMS冲击加速度锁定开关被引量：14
- 2007年
- 介绍了一种基于机电耦合原理的新型冲击加速度MEMS开关.此开关的阈值开关点可以通过偏置电压的改变进行调节设置,同时具有自锁定功能.文中分析了这种开关的准静态加速度静力学平衡条件和在阶跃冲击加速度输入情况下的响应特性,并通过CoventorWare软件模拟,得到悬臂梁型开关在各种加速度输入信号（阶跃、脉冲和半正弦）情况下的瞬态响应过程.开关的实际阈值范围为1000-5000g,响应速度小于60μs.采用MEMS技术制造开关,并通过冲击加速度测试验证了设计结果.
- 贾孟军李昕欣宋朝晖王跃林
- 关键词：MEMS机电耦合
- 高阶谐振模态的超高质量分辨硅微悬臂梁压阻传感器被引量：3
- 2006年
- 开发了一种在空气中具有几十飞克质量分辨率的谐振式微机械悬臂梁生化质量检测传感器.在悬臂梁上面实现了使用惠斯通压阻电桥检测和洛伦兹力线圈驱动集成结构.与通常的一阶模态谐振传感器不同,为了显著提高传感器特异性反应吸附质量以实现分子水平的检测分辨率,提出了一种二阶弯曲谐振模态优化驱动的方法.在悬臂梁上集成了一种回形针状的驱动电流回路,实现了与第二模态悬臂梁运动两个相反运动峰值相吻合的两处同时反方向驱动.研究中采用硅微机械技术实现了集成谐振悬臂梁的制作,并研制出了高性能的谐振传感器闭环接口电路.在空气中进行谐振实验,与传统一阶模态传感器相比,采用该优化驱动的二阶模态,谐振品质因数从195提高到857,谐振频率从49·156提高到298·132kHz,采用Allen方差的方法对谐振频率噪声进行分析,表明该优化驱动的二阶模态传感器将传统的一阶模态传感器质量分辨率从0·17改善到0·029pg,达到了4个痘病毒的质量分辨水平.
- 刘剑李昕欣金大重刘民王跃林左国民余海涛包菡涵
- 关键词：悬臂梁
- 集成悬臂梁／探针阵列在PMMA薄膜上微纳摩擦的尺寸和温度效应
- 2007年
- 在微纳米尺度下,摩擦行为受到针尖尺寸和温度两个重要参数的影响。本研究利用基于Si的微加工制造技术制作了三种不同尺寸并且具有加热功能的悬臂梁探针阵列,用来研究在聚合物PMMA薄膜上摩擦的针尖尺寸效应和温度效应。在PMMA薄膜中存在着两种显著的结构转变过程,包括玻璃态转变(α)和结构驰豫过程(β),这两个过程一直是目前人们广泛研究的热点。本次实验中通过加热针尖从摩擦的变化中检测到PMMA薄膜中的玻璃转变过程和结构驰豫过程,实验结果清楚表明了微纳摩擦中针尖的尺寸和温度的效应。
- 刘斌鲍海飞李昕欣
- 关键词：尺寸效应温度效应
- 基于原子力显微镜的微纳结构力学测试系统被引量：4
- 2007年
- 原子力显微镜是微纳米尺度科学研究中的一个精密仪器,从原理和应用,设备的软件、硬件的扩展都具有很大的发展空间。随微纳机电系统的应用,非常迫切需要开发基于原子力显微镜的力学相关测试系统。在此情况下,着重开发部分相关力学测试软件和系统硬件的扩展。基于原子力显微镜中的一个最基本的力—位移曲线功能,开发力学测试软件,实施单点、多点的力曲线测量,疲劳度测量和单线扫描四个测试功能,系统在硬件上增添微动平台,具有较大的横向位移,保证微纳结构尺寸的测试。相关测试表明,该软件具有较好的一致性和使用性,能方便地进行力学量的提取。
- 鲍海飞李昕欣张波郭久福韩建强
- 关键词：原子力显微镜硬件软件悬臂梁力学测试
- 用于超高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研制
- 2005年
- 本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括:先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.
- 杨尊先于映李昕欣
- 微悬臂梁法向弹性系数的标定方法与分析被引量：14
- 2006年
- 微机械加工制造的微悬臂梁/探针在科学研究和工业生产中有着重要的应用,作为原子力显微镜中的关键核心组件,微悬臂/探针结构在许多领域如表面特性研究和微加工等领域扮演着重要的角色.目前,尤其在生物、化学、和危险物品的检测上已经成为一个重要的平台.除了尺度测量外,当人们对表面力和原子间的相互作用力需要更准确和绝对的数值时,需要对微悬臂的弹性系数进行准确的标定,弹性系数的测量精度影响测量力学量的最终结果.本文对目前发展起来的几种标定方法,如参考悬臂梁的标定方法、悬臂梁的共振法和悬臂梁的热噪声振动法,从原理上和试验上进行总结和分析,对相应测试方法和影响测试精度的相关因素进行评述.
- 鲍海飞李昕欣王跃林
- 关键词：原子力显微镜微机电系统
- 新型纳机电热探针阵列器件数据存储技术研究
- 2006年
- 对自行研制的一种新型压阻敏感器和电阻加热器一体集成的纳机电热探针阵列传感器进行了存储特性研究。首先对器件电热特性和敏感特性进行测试,测试结果与模拟结果相吻合。在此基础上,进行数据存储测试,借助原子力学显微镜在聚合物有机薄膜上实现了数据写入,并研究了脉冲电压、脉冲宽度及其施加于探针上的力载荷对存储效果的影响,优化写入条件后,数据记录面密度达31.6GB/in2.
- 杨尊先于映林丽华李昕欣
- 基于NEMS技术的硅基纳机电探针阵列器件研究被引量：3
- 2005年
- 进行一种用于高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研究。并采用理论计算和有限元模拟相结合方法对器件进行了设计;使用先进的微纳加工工艺技术将压阻敏感器和电阻加热器集成到超薄悬臂梁—针尖结构纳机电探针阵列器件上,实现器件制作;随后,进行器件电热特性及其敏感特性测试,测试结果与模拟结果相吻合;借助于原子力学显微镜在聚合物有机薄膜上实现了数据写入,优化写入条件后,数据记录面密度达31.6 GB/in2。
- 杨尊先于映林丽华李昕欣
- 关键词：数据存储
- MEMS高量程加速度传感器压膜阻尼效果分析被引量：3
- 2006年
- 为实现一种高量程加速度传感器的近临界阻尼设计以提高其输出性能,采用有限元方法分别研究了阻尼带隙宽度、阻尼介质特性及温度等对器件冲击性能的影响。结果表明:器件冲击响应是受迫振动与悬梁固有振动叠加;随着阻尼带隙变宽,悬梁固有振动渐突显,峰值电压增加;阻尼介质粘滞系数越大,其峰值电压越低;介质温度对器件输出特性影响不大。在常温空气介质中,过载保护曲面平移距离为0.5μm时,阻尼比为0.24,近临界阻尼,输出电压高达77.9mV。
- 杨尊先李昕欣
- 关键词：电子技术MEMS高量程加速度传感器
- 曲面保护高量程加速度传感器阻尼特性研究被引量：4
- 2006年
- 利用有限元模拟方法,对一种高量程MEMS加速度计进行10万g正弦加速度脉冲下的动态冲击响应分析。首先,建立适用于该器件曲面阻尼的分段近似叠加理论模型;随后,采用ANSYS有限元模拟技术分别研究器件阻尼带隙宽度及其阻尼介质特性对器件动态冲击响应特性的影响。器件动态冲击响应实际上是受迫振动与传感器悬臂梁固有频率振动的叠加。当阻尼带隙较小时,输出结果表现为冲击载荷下的受迫振动响应;随着阻尼带隙变宽,悬臂梁固有频率振动渐突显,响应峰值电压也近线性增加,而峰值电压所对应时间则非线性减小。在其它条件相同情况下,阻尼介质粘滞系数越大,响应输出曲线越光滑,但其峰值电压也相应越低。在空气阻尼介质中,过载保护曲面的平移距离控制在0.5～0.65μm范围内,以获取较好的动态响应效果。
- 杨尊先李昕欣于映
- 关键词：冲击响应
