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植布法制备镍基碳纳米管场发射阴极及其性能研究

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功能材料 2011年第11期42卷 1972-1976页

作者：崔雪梅王艳邓敏丁桂甫上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家级重点实验室上海200240

提出了一种新型的制备碳纳米管场发射阴极的方法———植布法,详细描述了植布法工艺,并用扫描电镜观察植布法得到的样品的表面形态,讨论了球磨工艺、碳管和聚合物分散剂不同质量配比,及聚合物介质刻蚀时间的长短对最终场发射阴极性能的... 详细信息

提出了一种新型的制备碳纳米管场发射阴极的方法———植布法,详细描述了植布法工艺,并用扫描电镜观察植布法得到的样品的表面形态,讨论了球磨工艺、碳管和聚合物分散剂不同质量配比,及聚合物介质刻蚀时间的长短对最终场发射阴极性能的影响。实验表明植布法制备的场发射阴极具有良好的场发射性能,如低的开启电压(约为1.7V/μm),高的电流密度(在3.6V/μm下,电流密度可以达到26mA/cm2)。该方法结合了传统直接生长和丝网印刷法制备碳纳米管阴极的优点,实现了碳纳米管与金属基底可靠结合的结构,广泛适用于以该结构作为核心功能单元的器件。

关键词：碳纳米管聚酰亚胺场发射阴极场发射性能植布法

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商品有机玻璃片微结构的深刻蚀研究

压电与声光 2003年第3期25卷 249-251页

作者：黄龙旺杨春生丁桂甫上海交通大学微纳米科学技术研究院薄膜与微细加工重点实验室上海200030

研究应用O2反应离子刻蚀(RIE)直接深刻蚀商用有机玻璃(PMMA)片,以实现微结构的三维微加工,工艺简单,加工成本较低,为微器件的高深宽比加工提出了新方法。试样采用Ni作掩膜,以普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀法将Ni掩膜图形化。工作气压... 详细信息

研究应用O2反应离子刻蚀(RIE)直接深刻蚀商用有机玻璃(PMMA)片,以实现微结构的三维微加工,工艺简单,加工成本较低,为微器件的高深宽比加工提出了新方法。试样采用Ni作掩膜,以普通的光刻胶曝光技术和湿法刻蚀法将Ni掩膜图形化。工作气压、刻蚀功率等工艺参数对刻蚀速率影响较大。在刻蚀过程中,掩膜上的金属粒子会被刻蚀气体离子轰击而溅射散落出来,形成微掩膜效应。利用这种RIE技术,在适当的溅射功率及气压下,刻蚀速率较快,且获得了较陡直的微结构图形,刻蚀深度达120μm。

关键词：有机玻璃反应离子刻蚀微结构 PMMA 刻蚀参数刻蚀速率刻蚀形貌

一种新型双稳态微机电系统电磁微继电器的研制

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上海交通大学学报 2006年第11期40卷 1947-1950,1954页

作者：付世丁桂甫王艳上海交通大学微米/纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200030

介绍了一种基于微机电系统(MEMS)技术的新型双稳态电磁微继电器的设计及其制作工艺,并对其主要性能进行了测试.利用换向脉冲电流驱动高效的“三明治”式电磁驱动结构,带动电接触刷的运动来控制外电路的通断;辅助设计的永磁稳定结构使器... 详细信息

介绍了一种基于微机电系统(MEMS)技术的新型双稳态电磁微继电器的设计及其制作工艺,并对其主要性能进行了测试.利用换向脉冲电流驱动高效的“三明治”式电磁驱动结构,带动电接触刷的运动来控制外电路的通断;辅助设计的永磁稳定结构使器件在脉冲间歇能够保持稳定状态而无需额外功耗.测试结果表明,这种新型电磁微继电器具有体积小,功耗低,响应速度快,接触电阻小等优点.

关键词：微机电系统电磁微继电器双稳态

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CVD金刚石薄膜的微机械加工技术研究进展

金刚石与磨料磨具工程 2003年第1期23卷 6-11页

作者：丁桂甫曹莹李新永蒋振新上海交通大学微纳米科学技术研究院上海200030

金刚石薄膜是一种蕴涵巨大应用潜力的新型电子功能材料,但是它极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型,因此,金刚石薄膜的微机械加工技术是其MEMS应用的关键技术问题之一。本文介绍了近年来国内外在选择性生长、模型复制、激光刻蚀... 详细信息

金刚石薄膜是一种蕴涵巨大应用潜力的新型电子功能材料,但是它极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型,因此,金刚石薄膜的微机械加工技术是其MEMS应用的关键技术问题之一。本文介绍了近年来国内外在选择性生长、模型复制、激光刻蚀和等离子体刻蚀等金刚石微机械加工技术方面的研究进展,着重探讨了可以直接对金刚石薄膜进行微细加工的反应离子刻蚀技术.提出了改善微机械加工效果的金属掩膜侧壁钝化概念,为MEMS器件的金刚石微结构集成制造开辟了更为精确有效的技术途径。

关键词： CVD 研究进展金刚石薄膜微机械加工技术反应离子刻蚀

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锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理

复合材料学报 2007年第4期24卷 88-94页

作者：吴惠箐丁桂甫王裕超汪红上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200030

通过复合电沉积技术制备了锌基碳纳米管复合薄膜。其中,碳纳米管表面的锌沉积层平滑连续,无明显界面缺陷,与其它金属基碳纳米管复合材料相比,这种独特的界面形貌是值得注意的。在对材料变形区的观察中发现,在薄膜变形的过程中,适中的结... 详细信息

通过复合电沉积技术制备了锌基碳纳米管复合薄膜。其中,碳纳米管表面的锌沉积层平滑连续,无明显界面缺陷,与其它金属基碳纳米管复合材料相比,这种独特的界面形貌是值得注意的。在对材料变形区的观察中发现,在薄膜变形的过程中,适中的结合强度将允许碳纳米管与基体发生界面脱黏,碳纳米管被拔出基体后桥联在裂纹中。虽然界面结合受到损伤,但是仍然可以有效地传递应力。当裂纹继续扩展,碳纳米管石墨片层开裂,直至完全断裂。同时,这些桥连在裂纹中的碳纳米管趋向于向垂直于裂纹的方向滑移,它们在基体中移动时会对基体造成一定程度的损伤。这些过程都将消耗大量的破断能,从而起到对基体的增强效果。锌基碳纳米管复合薄膜的平均硬度由HV178.3上升至HV493.5。

关键词：碳纳米管纤维增强金属基复合材料界面特性增强机制

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基于SU-8胶的新型被动式微型阀

光学精密工程 2013年第4期21卷 1011-1016页

作者：张丛春郭泰丁桂甫上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术重点实验室上海200240

为了在微流体控制系统中实现对流体流速的控制和流体的单向流动,借鉴人体心脏瓣膜的结构,设计了新型被动式微阀。选用SU-8作为被动式微型阀的结构材料,用ANSYS仿真了不同厚度(10,15,20μm)的阀门膜片在不同压力作用下的挠度与应力,进而... 详细信息

为了在微流体控制系统中实现对流体流速的控制和流体的单向流动,借鉴人体心脏瓣膜的结构,设计了新型被动式微阀。选用SU-8作为被动式微型阀的结构材料,用ANSYS仿真了不同厚度(10,15,20μm)的阀门膜片在不同压力作用下的挠度与应力,进而确定了合适的阀门膜片厚度。利用微细加工技术,集成加工了微型阀,并由此确定和优化了微型阀的加工工艺。用去离子水作为介质测试了微型阀的过流特性,在正向压力为11.7kPa的压力作用下,测得A、B型被动式微阀的正向流速分别为1.66ml/min和1.35ml/min。对测试数据的分析表明,设计的微型阀有线性控制的潜能。以SU-8胶作为结构材料的微型阀不仅性能较好,同时具有生物兼容性,可扩展微型阀的应用范围。

关键词：微电机系统微流控被动式微阀 SU-8

单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试的系统集成

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光学精密工程 2010年第5期18卷 1204-1211页

作者：汪红汤俊刘瑞陈晖丁桂甫上海交通大学微纳科学技术研究院薄膜与微细加工技术教育部重点实验室微米/纳米加工国家重点实验室上海200240

为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试,开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统。首先,根据有限元模拟优化设计测试样片,使其能够易于夹持、准确对中,以利于应力和应变的测量。接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技... 详细信息

为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试,开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统。首先,根据有限元模拟优化设计测试样片,使其能够易于夹持、准确对中,以利于应力和应变的测量。接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技术制备了Ni薄膜样片。根据单轴拉伸测试过程和硬件构成,以Visual Basic为平台编译了一套数据采集与分析系统。最后,应用该测试系统完成对电镀Ni薄膜材料性能的测试。实验结果表明,该系统能够精确测试试样应变,精度达到0.01μm,拉伸力精度达到mN级。得到的电镀Ni薄膜材料的杨氏模量约为94.5 GPa,抗拉强度约为1.76 GPa。该系统基本满足微米尺度材料单轴微拉伸力学性能测试的需要。

关键词：材料力学测试微机电系统单轴微拉伸有限元模拟 UV-LIGA 杨氏模量镍

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基于非硅衬底的微机电系统惯性开关的研制

机械工程学报 2009年第3期45卷 156-161页

作者：蔡豪刚杨卓青丁桂甫刘瑞上海交通大学微纳科学技术研究院上海200240

以非硅表面微加工技术为基础,在玻璃衬底上设计和制造一种简单可靠并有反向冲击保护的单向一次触发微机电系统(Microelectro-mechanical system,MEMS)惯性电学开关。该设计采用连体蛇形弹簧将可动电极(质量块)悬空固定,用挡块作为反向... 详细信息

以非硅表面微加工技术为基础,在玻璃衬底上设计和制造一种简单可靠并有反向冲击保护的单向一次触发微机电系统(Microelectro-mechanical system,MEMS)惯性电学开关。该设计采用连体蛇形弹簧将可动电极(质量块)悬空固定,用挡块作为反向冲击保护,其敏感方向为平行于衬底面的水平方向,整个器件使用成本较低而又方便的叠层电镀镍工艺制作。通过对弹簧-质量块系统运动过程的理论分析和有限元仿真,研究器件阈值加速度与其质量块厚度的关系,并用落锤试验对封装器件的阈值加速度以及峰值为100g(g=9.8m/s2)半正弦冲击下的响应进行了测试,得到该微开关的阈值加速度分布在58g～72g,基本符合预期设计的60g阈值加速度要求,响应时间约为10–4s量级,与有限元仿真结果吻合较好。

关键词：惯性开关微机电系统非硅表面微加工阈值加速度仿真

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单向宽带毫米波平面缝隙天线的设计与仿真

上海交通大学学报 2008年第4期42卷 625-628,633页

作者：陈伟强丁桂甫黎滨洪上海交通大学微纳科学技术研究院微米／纳米加工技术国家重点实验室；薄膜与微细加工技术教育部重点实验室上海200240

设计了一种基于MEMS微加工技术制作的共面波导馈电的单向宽带毫米波平面缝隙天线.采用平面矩形缝隙辐射单元,可实现约80%的阻抗带宽(驻波比≤2).通过增加波束引导缝隙和多层反射截止缝隙,可实现缝隙天线单向辐射,天线增益可由原来的3.8... 详细信息

设计了一种基于MEMS微加工技术制作的共面波导馈电的单向宽带毫米波平面缝隙天线.采用平面矩形缝隙辐射单元,可实现约80%的阻抗带宽(驻波比≤2).通过增加波束引导缝隙和多层反射截止缝隙,可实现缝隙天线单向辐射,天线增益可由原来的3.8 dB提高到6.8 dB左右.采用Ansoft HFSS有限元仿真软件对设计进行仿真优化,并用CST微波工作室仿真软件对仿真优化进行验证,结果表明,两种仿真结果一致.

关键词：毫米波天线缝隙天线共面波导微机电系统