硅基外延GaAs材料的力学仿真分析.pdf

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1、2012年第31卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)硅基外延GaAs材料的力学仿真分析唐军，郭浩，刘俊，赵锐，(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051；2．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：Si，GaAs，Si基异质外延GaAs三种材料的基本力学特性各有不同，通过理论计算和ANSYS仿真得出相同条件下sj基异质外延GaAs材料中GaAs应力转化率是si和GaAs材料的1．26倍左右，应力造成的位移系数略小于

2、si，远远小于GaAs，同时经过计算得出si基异质外延GaAs材料的量程是GaAs材料的5倍，说明si基外延GaAs材料不仅机械特性良好，而且还明显优于si和GaAs，有更好的力电耦合效应需要的机械特性。关键词：si基异质外延GaAs材料；应力转化率；位移系数；力电耦合效应中图分类号：TB301文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)05-0037-03MJV1echlmanicalsimulationanalysis0fItheSiepitaxialGIjaAsSTANGJun。GUOHa0．L1UJun，一，

3、ZHAORui，(1．KeyLaboratoryofMinistryofEducationofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．StateKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonElectronicTest＆Measurement，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thebasicmec

4、hanicalpropertiesofmaterialsofSi，GaAsandSiepitaxialGaAsarediferent．UsingthetheoreticalcalculationandANSYSsimulationthestrainconversionrateofSiepitaxialGaAsiS1．26timeslargethanthatofSimaterialsunderthesameconditions．ThedisplacementCOefficientisslightlylessthanSi，farl

5、essthanGaAsmaterials．Meanwhile．therangeofSiepitaxialGaAsiS5timesthanGaAsmaterialsbyealculated．ThatmeansthemechanicalpropertiesofSiepitaxialGaAsiSobviouslybetterthanthematerialsofSiandGaAsandabetterforceelectriccouplingefect．Keywords：SiepitaxialGaAs；stressconversionr

6、ate；displacementcoefficient；forceelectriccouplingeffect0引言材料，美国的Spire公司已经成功地把这种材料应用于LED近年来，e指数半导体器件的快速发展使得MEMS器和太阳能电池中，日本大阪大学应用MOCVD技术也成功件的灵敏性、精度不断提高，报道显示，基于RTD和HEMT地生长了该材料，剑桥大学以GeSi作为缓冲层制备了该材的MEMS器件的压阻灵敏性比硅压阻式的压阻灵敏性高料，法国BgaisePascal大学则在si基侧向上生长了GaAs／l～3个数量级，而且，基于e指

7、数半导体器件MEMS器件也si材料，但目前均处于实验室阶段，虽然GaAs／Si材料目前正在走向批量化生产。本文在此方面也做了相应的研究，已能进行量产并已应用于光学器件上，但si基外延GaAs经过研制的基于e指数半导体器件的仿生矢量水声传感器材料应用于MEMS器件中少之又少，因此，对该材料的力其灵敏性达到一140dB，比传统的水听器高1—2个数量电耦合效应和机械特性的研究具有一定的指导意义和参考级，但在实验测试过程中发现，基于e指数半导体器件的价值，具有较强的应用背景。加速度却因衬底GaAs材料的脆性和高阻特性抗过载能力本文就该

8、材料的机械特性进行系统的计算和仿真分非常低，大大地限制了MEMS器件的发展j。析，结果表明：该材料的应力转化率达到0．54—0．61之间，sj基外延GaAs材料的出现给e指数MEMS器件的发明显大于si材料、GaAs材料的应力转化率，该材料的应力展指引了方向，国内外人员通过各