mems多层薄膜力学特性研究及测试结构设计

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1、来兩？參：ｋ硕壬学位论文ＭＥＭＳ多层薄膜力学特性研究及测试结构设计专业名觀微电子学与固体电子学研究生姓名：张巧导师姓名：李伟华巧巧０－－本论文获国家科技重大专项（２１１ＺＸ０２５０７００１００３）窝助。ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＳＴＵＤＹＡＮＤＴＥＳＴＩＮＧＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＤＥＳＩＧＮＯＦＭＥＭＳＭＵｍ－ＬＡＹＥＲＥＤＦ正ＭＳＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔｎｉｖｅｒｓｉｔＵｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａ

2、ｓｔｅｒｏｆｇＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＺＨＡＮＧＬｕＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ－．ＬＩＷｄｈｕａＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔｎｉｖｅｒｓｉｔＵｙＡｒｉｌ２０１５ｐ东南大学学位论文独创性青明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导巧指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。坛我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外Ｉ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果｜一也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

3、料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研巧生签名：杀巧曰期；２０作分］诚目东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档、。，可Ｗ采用影印缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被査阅和借阅，可Ｗ公布（包巧Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。－ｏ－研巧生签名：导师签

4、名一期：Ｊｌ＾ＳＪＫｍ摘要－－Ｍｅｃｈａｎ微电子机械系统（ＭＥＭＳ，ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ），是在微电子技术基础上发展而一来，集传感Ｓ、信息处理和执行为体的集成微系统。薄膜是ＭＥＭ技术中应用最广泛的材料形态，构成了ＭＥＭＳ器件中众多的微机械结构。薄膜材巧的力学特化例如残余应力、杨氏模量、泊松比等，是决定微结构、特别是可动微结构性能的重要因素。由，也是进行微系统巧计的重要参数于尺寸效应Ｗ及制作工艺的限制，ＭＥＭＳ中薄膜材料的力学特性与体材科相比有很大差别，并且相同的薄膜材料在不同的生长工艺或者

5、环境下，其材料性能也会有很大差异，这决定了我们需要采用不同于传统的宏观力学分析与测试方法的新技术。，研巧薄膜力学参数具有重要的意义本文的研巧内容为ＭＥＭＳ多层薄膜力学特性的研充和测试结构设计，针对实际存在的多层薄膜结构。，建立理论模型分析其力学持性的表征，Ｗ及力学参数的提取方法主要的研巧工作和取得的成果如下：１．本文建立多层薄膜曲率半径模型，利用有限元分析软件始证了模型的可行性。在此基础上了薄膜厚度与曲率半径的依赖关系Ｗ此对实际中薄膜厚度的设计给出指导。，探究，针对模型在大宽度条件下出现的误差给出修正公式，并用仿真软件验证。２

6、．本文对静电驱动的多层薄膜进行了研充，提出了多层静电横拉结构提取等效弯曲刚度的模型，利用不同厚度的结构计算各层材料杨氏模量．同时．针对结构参数对理论误差的影响进行了分析，用有限元软件仿真验化了模型的可行性。３．针对提出的模型设计了合理的测试结构，用于双层薄腹残余应力和等效弯曲刚度的测试，对结构进行加工并给出了测试结果，对加工出现的问题给出了分析。本文不仅研究了ＭＥＭＳ多盾薄腹的力学特性，并且给出了相关的测试结构，经过ＡＮＳＹＳ有限元软件的验证了模型的可行性。本文对于结构参数对模型误差的影响也有慎重考虑，对测试结构参数的设计给出

7、了指导，具有实原的应用价值。关巧词：ＭＥＭＳ，多层薄膜，力学参数，曲率半径，等效刚度ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔ－－ｆｒｏｍｍＭｅｃｈａｎｄｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｉｓＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏｉｃａｌＳｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）ｅｖｅｌｏｐｅｄｙ，ｇｙ，ｏｎｅｓｓｅｘｅｃｔｎｍｏｄｕｌｅｓｓｔｈｅｉｎｔｅｒａｔｅｄｍｉｃｒｏｓｓｔｅｍｓｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｅｎｓｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｒｏｃｉｎｕｉｏ．Ａｇｙｇ，ｐｇ，ｅｓｓｅ凸ｔｄｅｉｃｔｌｉａｌｃｏｍｏｎｅｎｔ

8、ｏｆｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａ！