山西省微米纳米技术工程中心(中北大学)

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1、山西省微米纳米技术工程中心（中北大学）简介中北大学所属的山西省微米纳米技术工程中心主要围绕微/纳机电系统、惯性导航、先进测试技术及仪器仪表等方面开展基础理论研究和应用产品研发工作，在微纳测试与表征、MEMS/NEMS器件设计与加工、功能材料与敏感结构制备以及光波导器件制造等方面已具备良好的科研平台条件，能够实现溶胶■凝胶技术工艺、磁控溅射薄膜物理沉积工艺、光刻图形化工艺、高温熔融热处理工艺以及厚膜印刷工艺等，拥有Polytech微系统分析仪、拉曼光谱仪、原子力显微镜、马歇特锤、霍普金斯杆、三轴转台、加速度振动台.Agilent4284/4156C等测试标定仪器设备。目前，已形成微惯性器件与微

2、系统集成、纳米功能结构与器件、电子设备与系统、光电子器件与精密光电仪器四个稳定的发展方向。一、微惯性器件与微系统集成主要针对高温、高压、高速旋转以及高过载冲击等特种应用环境下对微小型、高可靠性MEMS器件和系统集成技术的应用需求，开展微传感器、微执行器和微系统集成方面的基础理论、仿真设计、加工制造方法研究，重点解决MEMS器件在恶劣应用环境下的微小型化、系统集成化以及高可靠性等关键科学问题，其特色和优势具体体现在以下三方面：（1）微惯性传感器件提出了新颖的正交梁式微结构隧道陀螺、纳米薄膜隧穿效应陀螺概念和结构模型，理论上建立了传感机理、微弱信息传输的解调算法模型及硬件实现、信号相关与噪声无关

3、的相位解调算法以及互信息耦合与解耦的方法，研究成果发现量子隧道效应、纳米膜隧穿效应陀螺比机械振动式陀螺灵敏度高两个数量级；提出并研制单片式梁岛塔型高过载冲击微惯性传感器，实现了抗冲击过载20万g、测试量程15万g；抗高过载低量程的硅微单质量块、多并行梁和电阻网络敏感的三轴加速度惯性传感器，获得国家技术发明二等奖。（2）微惯导系统针对高速旋转弹药飞行姿态的测量问题，在不改变弹体飞行环境的前提下，首次提出一种基于MEMS微惯导系统的半捷联惯性测量概念和方法，在总装预研、创新探索和演示验证项目支持下，研制了半捷联微惯导系统，有望解决近地空间旋转飞行体时空位置姿态测试的难题。（3）网域化微武器集成系

4、统针对未来数字化部队作战装备的发展需求，提出了具有行走/感知/攻击功能的网域单元构成网域化战场态势感知能力的网域化武器系统。在国防科工局重大基础项目支持下，融合集成化系统总体技术、多传感器集成技术、无中心自组自恢复网络技术、微型自控发射技术、微体积高效多模战斗部技术等多领域研究成果，实现高度集成化的地面网络化微型感知与攻击系统，形成网域化微武器系统的研发能力，为网域化武器系统的发展奠定理论和主干技术基础。二、纳米功能结构与器件该方向主要针对功能结构、器件尺寸从微米尺度延伸到纳米尺度所凸显的纳米效应（尺度效应、表面/界面效应、量子效应)，重点开展基于新材料、新结构、新效应的新型功能结构与器件研

5、究，在实现高精度、高灵敏度传感结构与器件方面形成特色与优势，具体体现在如下：(1)微纳耦合效应在纳米尺度及微纳跨尺度下揭示材料结构与性能之间的依赖关系,并研究微纳结构对基础效应的验证方法。本方向开展低维度半导体材料的外延生长和异质集成研究，提出了“介观压阻效应”的概念，结合半导体超晶格的共振隧穿效应和微纳机电传感探测技术，提出并验证了在双势垒结构的高灵敏压阻效应这种半导体纳米薄膜结构的量子效应已推广应用于力电耦合、机电转换等多个新领域；此外，还通过新型功能材料薄膜工艺与MEMS技术相结合，实现介质材料与硅半导体的异质集成和微纳结构加工，提出了基于反铁电功能材料相变效应的快速响应大行程微执行机

6、构。(2)宽禁带半导体薄膜敏感结构及器件针对国家重大工程项目大飞机、载人航天遇到的超高温应用环境下的微器件生存的难题，利用GaN.SiC等宽禁带材料在温度稳定性方面所具有的传统半导体材料不可替代的优势，开展基于宽禁带半导体材料的纳米敏感结构及器件的研究，提出了GaN基HEMT的力电转换机理和基于SiC的多参数敏感结构，研究了一种基于非接触无源信号传输的高温环境物理参数传感理论、实现了GaN、SiC等典型宽禁带半导体的加工方法，为超过600°C的高温环境下压力、加速度、热流、温度等参数的获取提供了手段。(3)纳机电矢量水听器从纳米薄膜量子效应、纳机电敏感结构及其制造技术、仿生矢量水声探测、透声

7、水密封装技术等方面开展系统研究，已实现具有完全自主知识产权的基于纳米效应的仿生矢量水听器研制。提出了基于纳米效应的矢量仿生探测原理，解决了水听器高灵敏传感单元制造，矢量仿生探测结构，透声水密封装等关键技术，实现了水下目标的远距离矢量探测。该纳机电矢量水听器体积小、一致性好、灵敏度高、具有矢量性，打破了国外技术封锁，极大地提高了我国水下武器的作战效能。三、电子设备与系统该方向主要以航天、航空、兵器等领域恶劣环境