微奈米机电工程.pptx

第四章 微奈米機電工程;4.1 前言;機電系統;微機械電子系統 (微機電)Micro-Electro-Mechanical-System (MEMS);4.2 微機電系統;微機電系統的特性與優點;微機電系統(MEMS)與奈米機電系統(NEMS);靜電共振器;4.3 微機電元件之簡介;4.4 微機電系統的製造技術; 薄膜成長;(2) 微影罩幕;(3) 蝕刻成型;接下來的矽半導體之矽微加工技術，也是基於半導體製程技術，但把矽半導體視為一機械性材料，進行切削或堆疊，又可分為下列三種技術：;（1）塊材矽微加工技術（Bulk silicon micromachining）;Isotropic Wet Etching 等方向性濕蝕刻 ;（2）面型矽微加工技術（Surface silicon icromachining） ;;(3) LIGA 技術;4.5 微機電系統的應用;(1) 微機電系統於人工義肢的應用;一般利用傳統的壓力感測器或應變規，量測承套殘肢界面上的應力分佈，但是由於傳統的感測器體積大，無法安裝足夠數目於承套上，因而只能量測到概略的應力分佈。因此，極需發展微小、成本低、適合與軟組織接觸的感測器 ，而其中的微壓力感測器便是MEMS的產品，如此體積微小的微壓力感測器，便可以陣列式排列環繞在承套殘肢界面上，精確量測出整體的應力分佈。 近幾年來，隨著MEMS發展之成熟，使得復健工程能更進一步的發展，主要是由於MEMS具有體積小、質量輕、大量製造成本低、性能佳等優點，例如視覺義肢：利用類似上述陣列觀念的微電極陣列，就是以MEMS的微加工製程技術製造出，可供視網膜電刺激的一種復健裝置。;(2) 微機電系統於航太產業的應用;而且即使大型的結構體，諸如飛機都可因MEMS而受惠，例如微機械感測器和致動器，可以在後掠角度大的三角翼前緣，修正其所產生的渦流，從而產生足夠飛行控制所需的動量。在高攻角時，渦流貢獻升力至少達40%，而彈性表層所含有的剪應力感測器可以偵測到瞬間流體剝離線，微致動器即可運作控制氣流在邊界層內的剝離區域，從而改變漩渦結構，使其產生飛機操控所需的俯仰/滾動/橫搖力矩。若由傳統的控制翼面達成，則需液壓或電控系統，而微致動器僅需折動1至2公釐，就可達到所需的結果;4.6 奈米機電系統的優點(1/3);奈米機電系統的優點(2/3);3. 超小的有效質量及轉動慣量，這使NEMS對於外加的質量，有著驚 人敏感度。世人所可以做的最敏感的儀器，可由被附著在儀器表面上的數個原子質量所影響。 4. NEMS的小體積對於空間上的要求相當嚴格，並且，NEMS的幾何外型可被修飾得，只對某一個特定方向上的外力有反應，這項特點非常適合新的掃瞄式顯微鏡探針的設計。 5. NEMS或MEMS的另一項優點是，它可以從矽鎵砷化物或銦砷化物中製造，而這些與其他物質的相容性，正是電子工業的基礎。一些輔助性的NEMS感測器元件等，均可與電子元件製作於同一個晶片上。因此，晶片將更趨複雜化，並具有更多的功能。 ;4.7 奈米機電系統的製程;整個步驟會被重複好幾次，並結合不同的沈積步驟，以製造出更複雜的奈米結構。這樣彈性的製程，可使異質結構的層數達到幾十層，因此，懸浮結構就可更趨複雜化。下圖是碳化矽(SiC)雙邊固定的樑。 ;… better than definitions;台大微機電中心的成果Samples of NTU MEMS Capabilities;4.8 奈米機電系統的應用(1/2)磁共振力顯微鏡學;(a) 此為一列平行的矽樑，長度為1至 8 um、寬100 nm、厚度200 nm。每 支的共振頻率都有些許的不同，其 中最大為380 MHz。以靜電方式驅 動。 (b) 極細小的懸臂樑寬5 um，高260 um， 以用來量測微小至10-18牛頓範圍 的力。 (c) 由Ludwings-Maximilian大學所製造。 用來搬運電極間穿梭的單一電子。 (Picture credit: H Craighead/Cornell University, R Blick/LMU, T Kenny/Stanford University and D Rugar/IBM260);奈米機電的挑戰 (Challenges for NEMS);9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。8月-218月-21Monday, August 2, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。17:39:1917:39:1917:398/2/2021 5:39:19 PM 11、越是没有本领的就越加自命不凡。8月-2117:39:1917:39Aug-2102-Au