NEMS混頻器動態(tài)特性研究.pdf

1、納機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）器件具有高達(dá)GHz的諧振頻率、105的品質(zhì)因數(shù)、10-24牛頓的超高力靈敏度、10-17瓦的超低功率等特性，故NEMS納米梁在諧振器、混頻器、濾波器、生物化學(xué)傳感器等方面有廣闊的應(yīng)用前景，是目前國際研究的熱點課題之一，受到了廣泛重視。單晶硅是集成電路的主要材料，硅微加工技術(shù)和設(shè)備先進(jìn)、成熟，有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)；同時硅材料具有較好彈性、抗疲勞等特點，因而硅納米梁是NEMS十分基礎(chǔ)又具有代表性的納米梁之一。正是在這一前提

2、下，本文設(shè)計了一種新型硅結(jié)構(gòu)的NEMS混頻器，采用靜電驅(qū)動方式實現(xiàn)混頻。論文的工作主要集中在混頻器工藝制造和檢測上。 本論文首先給出了納機(jī)電系統(tǒng)的定義及其應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上概述了目前比較常見的NEMS混頻器類型及其驅(qū)動、檢測方法。詳細(xì)描述了納機(jī)電混頻器的非線性振動理論和混頻原理。論文設(shè)計了多種納機(jī)電混頻器結(jié)構(gòu)，利用中芯國際的0．18μm CMOS工藝線成功制作了二維尺寸均在亞微米尺度的NEMS混頻器，在本實驗的超凈間完成工藝流程

3、中的金屬鋁濕法腐蝕以及結(jié)構(gòu)的濕法釋放。本論文討論了在這兩步工藝加工過程遇到的各種問題，如附加的Ti/TiN的腐蝕、結(jié)構(gòu)過度釋放和粘附等；提出了相應(yīng)的解決方案，最終成功得到NEMS諧振器。 本論文采用Polytec激光多普勒測振儀（Laser Doppler Vibrometer，LDV）在真空和室溫的環(huán)境下對NEMS混頻器進(jìn)行動態(tài)特性檢測，激勵方式為壓電陶瓷激勵及靜電激勵。真空環(huán)境下采用LDV系統(tǒng)自帶的函數(shù)發(fā)生器提供的啁啾信號驅(qū)