mems芯片(mems详细介绍)

基于AlGa/NGaN异质结构的三维力传感器介绍：现在的自主智能系统时代的一个关键点是环境参数的检测和控制，在正常的环境条件下，各种可用的传感机制几乎涵盖了所有的物理和化学量。而力传感器是一个被深入研究的领域。微纳米技术的结果可以将力传感器的灵敏度降低到微、纳米和皮牛顿范围。在自主系统中，触觉感知是一项有吸引力的功能，但也面临许多挑战，在灵巧操作或侵入性手术中，触觉感知被用作机械臂的主要反馈信号。模拟自然类人行为的解决方案有几个标准，如空间分辨率、灵敏度、频率响应和滞后。大多数关键应用处理的是需要高分辨率和无迟滞快速响应的脆弱或软对象。各种各样的力传感器的工作原理是基于压电，磁性和电容传感机构。1. 传感器设计与制作为了与我们的标准硅基三维(3D)压阻式力传感器进行并排比较，2DEG传感器采用了相同的器件几何形状。两者的共同之处是，采用直径为250μm的大块微机械微棒将加载力传递到直径为500μm的变形圆膜片上，并通过应变敏感电阻进行感应。在本研究中，衬底是在4英寸Si晶片(NTT-AT)上生长的商用高电子迁移率晶体管(HEMT)脱膜堆栈(GaN(3nm)/AlGaN (22nm)/GaN (1.5μm))(图1A)。该器件包含两对应变敏感的2DEG电阻器(图1B中的S1-4)，沿x轴和y轴垂直放置，靠近膜的边缘。测量设置机械和机电测量使用带有三自由度样品夹的专用系统进行(图2)，外部加载使用安装在力计上的医用针进行。在校准和测试过程中，测力仪和测针的位置由平移致动器精确控制，并由USB摄像头(Dino-Lite Edge)进行视觉监控。采用LabView软件控制的数据采集模块(NI USB 6211 DAQ)为线键合2g力传感器供电(VDD)并采集其响应信号(U1-U4)，这些信号经过过滤以降低噪声。2.产生的影响在第一个机电实验中，研究了力传感器在法向力载荷下的灵敏度。为了更好地可视化，在测量开始时，为每个电桥取一个参考电压，图7中仅显示了随着负载脉冲增加而随时间变化的变化。四桥在增加负载时表现出几乎相同的电压响应，从绘制的曲线得出的灵敏度近似（100mV / N / V）。该值比硅基力传感器壳体高一个数量级以上，其中该灵敏度约为9mV/N/V。记录的电压信号对施加的负载有一个快速的响应(< 0.2 s)。响应测试之后进行了动态法向张力分析，其中施加了越来越大的负载脉冲(0-29mN)。单个传感器桥随着负载的增加显示出越来越大的电压脉冲，并且由于对称排列的MESA元件位置的应力和产生的应变相似，因此大致一起运行。这种几何形状的优点是，它不仅可以在垂直载荷力的情况下感知力，还可以在不同的角度感知力，从而可以检测到力的方向。虽然U1-4输出信号有噪声，但它们遵循假定的趋势，当载荷力从S4方向作用时，S1和S3 MESA传感器元件周围出现对称应力，且响应信号具有相同的水平和传播。可以假设在S1和S3情况下，2DEG中的载流子密度调制是相同的。相比之下，S2和S4由于纵向不对称而表现出明显不同的信号。3. 结论在实验过程中，晶体的内部强度可以在千牛顿范围内对2DEG载流子浓度进行线性调制。仿真工具成功地应用于确定传感区域，并允许在下一个传感器开发步骤中使用不同的排列方式来获得有关外力特性的更精确信息。MEMS器件的工艺制造程序是成功的和可复制的，这允许进一步考虑这一概念。可以将传感器旁边的有源元件单片集成，在局部获取和处理测量信号，而无需掺杂或特殊处理。这项工作有许多进一步发展的可能性，例如载流子密度取决于复合合金的原子比，可以重新定义相同几何形状的电阻以获得更小的噪声。4. 参考文献[1] V. Nesterov,分辨率为10-12 N的10-5 N以下微纳力的测量设备和方法,Meas.科学.科技18 (2007).[2] 洪涛,王涛,徐彦青,基于碳纳米管力传感器的单分子水平π耦合直接测量,纳米材料学报,18(2018):7883-7888.[3] H. Mnyussiwalla, P. Seguin, P. Vulliez, J.P. Gazeau,手握质量评价与选择,机械工程学报.机器人.系统104 (2022).[4] O.S.Bholat, R.S.Haluck,R.H.Kutz,P.J.Gorman,T.M.Krummel,触觉反馈在微创外科手术中的作用.中华外科杂志.健康抛光工艺.通报.62 (1999)62 - 66 (PMID: 10538400).

【郑州市委副书记、市长何雄：传感器迎来万亿级智慧物联市场机遇】8月21日，2022世界传感器大会在郑州举行。郑州市委副书记、市长何雄在致辞中介绍，智能传感器是郑州的战略新兴产业之一，目前全市已经聚集传感器产业链关联企业三千多家，拥有四家智能传感器上市企业，核心及关联产业规模超过了300多亿，中国（郑州）智能传感谷核心区位列中国十大智能传感器产业园区第五名。何雄表示，当今时代，物联网加速发展，传感器迎来了万亿级智慧物联市场发展的机遇，郑州市将把握制造新技术渗透和产业融合发展的趋势，推动智能传感器、材料、设备、设计、制造、封装、测试、软件算法、系统集成、示范应用、全产业链发展，大力发展环境监测传感器、汽车传感器、位置传感器、智能仪器仪表传感器、电力电网传感器、农业气象传感器等特色产品，推动集MEMS工艺的新型气体传感、压力传感、流量传感、红外传感、位置传感、称重传感等智能传感芯片及器件研发生产，打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端三个产业集群，发展环境传感器、智能终端传感器、汽车传感器三个特色产业链，推动传感器向高精度、低功耗、微型化、集成化、智能型升级，努力建设国内领先、国际知名的千亿级智能传感器研发生产基地。郑州市委副书记、市长何雄：传感器迎来万亿级智慧物联市场机遇

用于微纳制造的无蚀刻光刻工艺的开发和优化微纳制造是现代制造技术的重要分支之一，具有广泛的应用前景。在微纳制造中，精度和分辨率是制约因素之一，因此需要使用高精度的制造工艺。传统光刻工艺是微纳制造中广泛采用的一种工艺，但是由于其面临的一系列挑战，如衬底反射、悬空效应等，使其在高分辨率微纳制造中存在局限性。因此，开发一种新型的无蚀刻光刻工艺具有重要意义。介绍了一种基于光致聚合剂的无蚀刻光刻工艺，旨在解决传统光刻工艺的局限性。该工艺使用光致聚合剂作为感光材料，通过紫外光进行曝光，形成高分辨率的图案。还介绍了该工艺的优化方法，包括优化感光剂、光源和曝光参数等方面的内容。一、无蚀刻光刻工艺原理无蚀刻光刻工艺是指在制造过程中不使用蚀刻液，而是通过光的曝光和化学反应来形成图案。该工艺具有以下特点：不产生废液和有害气体，可以减少环境污染；制程简单，生产效率高；可以实现高分辨率的图案制作，适用于微纳制造。介绍的无蚀刻光刻工艺使用的是光致聚合剂作为感光材料。光致聚合剂是一种具有光致聚合性质的有机物，其分子中含有双键等不饱和化学键。在紫外光的作用下，这些不饱和化学键会发生聚合反应，形成高分子材料。这种聚合反应只发生在光的照射区域，因此可以形成高分辨率的图案。该工艺的基本流程如下：将光致聚合剂涂覆在衬底上，形成一层薄膜。通过紫外光照射感光剂，形成图案。使用显影剂将未曝光的部分去除，形成高分辨率的图案。二、无蚀刻光刻工艺的优化方法在实际应用中，为了获得更好的工艺性能和制造效果，需要对无蚀刻光刻工艺进行优化。文章介绍了以下几个方面的优化方法。优化感光剂感光剂是影响工艺性能和制造效果的关键因素之一。选择合适的感光剂可以提高工艺分辨率和制造效率。目前，常用的光致聚合剂有三种类型：环氧型、丙烯酸型和硅烷型。不同类型的光致聚合剂具有不同的性质和应用场合。在选择感光剂时需要综合考虑材料的性质、加工工艺和成本等因素。优化光源光源是影响曝光质量和制造效率的重要因素。选择合适的光源可以提高曝光强度和均匀性。目前，常用的光源有紫外线灯、激光器和LED光源等。不同类型的光源具有不同的光谱、光强和光斑大小等特点。在选择光源时需要综合考虑加工要求和成本等因素。优化曝光参数曝光参数是影响工艺性能和制造效果的关键因素之一。曝光参数包括曝光时间、曝光强度和曝光模式等。在制造过程中，需要根据具体要求和材料性质选择合适的曝光参数，以保证制造效率和制造质量。三、实验结果与讨论为了验证无蚀刻光刻工艺的性能和应用前景，我进行了一系列实验，并对实验结果进行了分析和讨论。优化感光剂选择了三种不同的感光剂进行实验，分别是环氧型、丙烯酸型和硅烷型。实验结果表明，硅烷型感光剂具有最高的分辨率和最好的制造效率，适用于高分辨率微纳制造领域。优化曝光参数选择了不同的曝光时间和曝光强度进行实验，分别比较了不同曝光参数对分辨率和制造效率的影响。实验结果表明，随着曝光时间和曝光强度的增加，分辨率逐渐提高，制造效率逐渐降低。因此，在实际应用中需要根据具体要求选择合适的曝光参数。四、笔者观点无蚀刻光刻工艺是一种重要的微纳制造技术，具有高分辨率、高制造效率和环保等优点。介绍了无蚀刻光刻工艺的基本原理、优化方法和实验结果，并对其应用前景进行了展望。随着科技的不断进步，无蚀刻光刻工艺在微纳制造领域的应用前景将会越来越广阔。未来，可以通过优化感光剂、光源和曝光参数等方面，进一步提高工艺分辨率和制造效率，为微纳制造技术的发展做出更大的贡献。同时，还需要加强无蚀刻光刻工艺在实际应用中的研究和开发。例如，可以将其应用于芯片制造、MEMS制造、光学器件制造等领域，进一步拓展其应用范围。另外，还可以探索无蚀刻光刻工艺与其他微纳制造技术的结合，如电子束光刻、微流控技术等，进一步提高微纳制造技术的整体水平。总之，无蚀刻光刻工艺是一种重要的微纳制造技术，具有很大的应用前景。通过不断的研究和优化，人们可以进一步提高其工艺分辨率和制造效率，为微纳制造技术的发展做出更大的贡献。

广东在建拟建集成电路重大项目近40个，总投资超5000亿元。4月18日，广东省委常委、省政府副省长王曦表示，广东在建拟建集成电路重大项目近40个，总投资超5000亿元。作为电子信息产业的基础，集成电路不仅是现代化产业体系的核心枢纽，也是中国制造的重要基础和核心支撑，是事关信息安全、经济安全、国家安全的基础性、关键性、战略性产业。当前，我国在集成电路已经形成较为完整的产业链，也涌现了一批优秀企业和企业家，在局部已形成了很强的能力。尤其是广东作为科技产业集聚的重要区域，其半导体产业发展亦居全国前列。数据显示，2021年，广东集成电路产业实现销售额1404亿元，在全国占比12.5%。目前，广东省在高端模拟、化合物半导体、MEMS传感器等特色工艺方面布局了一批重大的产线项目。如广州增芯12英寸先进MEMS传感器及特色工艺晶圆制造量产线项目、粤芯半导体12英寸集成电路模拟特色工艺生产线项目、方正微电子第三代半导体产业化基地建设项目、芯粤能碳化硅芯片生产线项目等。据王曦介绍，广东省在建拟建的集成电路重大项目近40个左右，总投资超过了5000亿元。王曦指出，按照国家部署，广东正加强产业布局，已基本形成了以广州、深圳、珠海为核心，带动佛山、东莞等地协同发展的3+n的产业格局。根据“十四五”规划，到2025年，广东半导体及集成电路产业营业收入突破4000亿元，集成电路设计水平进入国际先进行列，建成较大规模特色工艺制程生产线，产业链供应链自主可控水平进一步增强，打造我国集成电路产业发展第三极。

使用混沌激光雷达系统的高速3D成像我们描述了一种新的混沌激光雷达系统配置，并展示了其高速 3D 成像能力。与采用单元件雪崩光电探测器 (APD) 的零差方案相比，所提出的方案利用光纤布拉格光栅和象限 APD 来显着提高系统吞吐量、帧速率和视野。通过对信噪比、旁瓣电平峰标准差、精度和检测概率的定量分析，表明该方案具有较好的检测性能，适合实际应用。为了展示混沌激光雷达系统的可行性，同时在人眼安全监管的约束下，我们展示了室内和室外场景的高速 3D 成像，吞吐量为 100 kHz，帧速率为 10 Hz，FOV 为24.5∘ × 11.5第一次。介绍近年来，激光雷达已广泛应用于自动驾驶汽车、增强现实和虚拟现实 (AR/VR)、同步定位和地图绘制以及工业自动化等传感应用。具有高吞吐量和快速光束扫描能力的激光雷达可以在相对较长的范围内以高精度获取目标或周围环境的 3D 图像。传统的脉冲激光雷达测量目标发射光和反向散射光之间的飞行时间 (TOF)，以获得距离信息。它们通过发射具有高峰值功率的重复短脉冲，具有远距离和快速检测的优点。然而，由于发射的非特定波形，脉冲激光雷达不可避免地容易受到干扰，并且很容易受到其他激光雷达或环境中的杂散光和环境光的干扰。已提出携带特定波形的随机调制连续波 (RM-CW) 激光雷达和混沌激光雷达 以减轻干扰和干扰问题。然而，尽管这些基于相关性的激光雷达的概念得到了证明，但以 CW 形式发射的光限制了它们的峰值功率和吞吐量（像素率），使它们不利于高速 3D 成像。混沌激光雷达应用的各种方案中提出了多代混沌调制脉冲，以提高检测能力。2018 年，作者报告了一种人眼安全的脉冲 3D 混沌激光雷达系统，该系统采用自零差和时间选通来生成混沌调制脉冲，以提高峰值功率和信噪比 (SNR) 。首次使用混沌激光雷达成功演示了具有亚厘米精度的快照 3D 图像。然而，视野 (FOV) 小于 2∘由于检测器的活动区域较小，并且生成的脉冲仍然效率低下。最近，通过采用脉冲主振荡功率放大器 (MOPA) 方案来提高系统的旁瓣电平的峰标准差已经取得了改进。因此，吞吐量从 1 kHz 增加到 6 kHz，FOV 翻倍至 4 以上。尽管取得了这些进步，但实现的帧速率仍低于 1 Hz。P S大号标准差_∘在这项研究中，我们在混沌光源模块中采用光纤布拉格光栅 (FBG) 来降低混沌信号的带宽，从而更好地匹配探测器的带宽并提高能效。因此，可以实现具有更高帧速率和更大 FOV 的高速 3D 成像，以用于更多用途。我们用增益调制升压光放大器 (BOA) 代替有损声光调制器 (AOM)，将 CW 混沌振荡转换为混沌调制脉冲，以获得更高的峰值功率和更好的 SNR。在光收发器模块中，我们以谐振模式运行微机电系统 (MEMS) 反射镜，以加快线速并提高帧率。我们用象限 APD 替换单元件雪崩光电探测器 (APD)，以增加有效检测区域。还，通过使用具有与 APD 的散焦耦合的多个透镜优化接收器光学器件，我们可以最大化系统的 FOV。有了这种新配置，同时受到人眼安全监管的约束，我们实现了高速 3D 成像，吞吐量为 100 kHz，帧率为 10 Hz，FOV 为 24.5 11.5第一次在混沌激光雷达中。图 1为3D脉冲混沌激光雷达系统原理图，主要由混沌光源、光收发器和信号采集处理模块组成。混沌光源模块采用 1550 nm 单模半导体激光器（盛世光学 SBF-D55W2-111PMS）产生连续光混沌振荡，归一化反馈强度为 0.017，时延为 65 ns 。消光比为 20 dB 的光隔离器 (GIP PMOI151BL120001A) 放置在混沌激光器之后，以防止任何不需要的反馈。由于混沌的带宽（通常为几 GHz - 几十 GHz）比检测带宽（APD 通常具有数百 MHz 的带宽）宽得多，我们使用 FBG（iXblue Photonics IXC-FBG-PS-1550-1- ATH-PM-C，线宽 8 pm) 以降低混沌信号的带宽并提高能效。此外，为了将 CW 混沌振荡转换为混沌调制脉冲以获得更高的峰值功率，我们使用由脉冲驱动器 (AeroDIODE CCS-std) 驱动的增益调制 BOA (Thorlabs BOA1004PXS) 来提高 SNR。带通滤波器（BPF，0.3 nm 线宽）用于降低 BOA 的放大自发辐射噪声。脉冲被掺铒光纤放大器（EDFA，GIP CGB1E3128001A) 在 MOPA 方案中进一步提升峰值功率。在将脉冲发送到 EDFA 之前，我们使用 30:70 光纤耦合器来分离光并使用象限 APD (Idealphotonics QPD-1000) 作为参考波形来检测传输的混沌调制脉冲。

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