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HEMT嵌入式微加速度计的优化设计与测试

HEMT嵌入式微加速度计的优化设计与测试

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作者：谭振新中北大学

学位级别：硕士

基于新原理、新效应、新结构的微纳器件与系统的设计与开发已成为当前微纳机电系统(M/NEMS)技术领域的研究热点。高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种利用表面浅结工艺技术制造的微/纳跨尺度M/NEMS器件,具有多个工作参数和工作区域,通过优... 详细信息

基于新原理、新效应、新结构的微纳器件与系统的设计与开发已成为当前微纳机电系统(M/NEMS)技术领域的研究热点。高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种利用表面浅结工艺技术制造的微/纳跨尺度M/NEMS器件,具有多个工作参数和工作区域,通过优化选择不同的工作区域和参数,可以实现不同域或场中的高灵敏传感与探测。本论文基于力电转换效应,提出了一种HEMT嵌入式的微纳传感结构,对HEMT嵌入式微加速度计结构的优化设计、加工和测试等方面进行了研究。首先修改了敏感单元HEMT的结构版图,优化了微加速度计结构,利用表面微电子加工工艺和MEMS体加工工艺相结合的方法,成功制备出GaAs基HEMT嵌入式微加速度计结构。研究了敏感单元HEMT的基本输出特性、栅槽刻蚀深度对器件电学参数的影响以及漏极电流温漂系数的偏压调制效应。研究结果表明单栅HEMT的性能较好;栅槽刻蚀深度对HEMT的饱和电流和阈值电压存在一定的影响;漏极电流的温漂系数受栅极电压和漏极电压的影响。同时,从静态特性和动态特性两方面研究了微加速度计的力电检测效应,给出了微加速度计的量程、灵敏度、频响特性以及压阻系数和灵敏度的偏压调制效应。研究结果表明该批加速度计的量程比前一批大,灵敏度与前一批相近;当频率小于500Hz时,加速度计的频响特性较为理想;微加速度计的压阻系数和灵敏度的大小强烈的依赖于所选择的栅极电压和漏极电压。该HEMT嵌入式微加速度计为微重力、微位移、压强等参数的测试提供了一种新的方法,为高灵敏度微传感结构的设计制造奠定了一定的基础。

关键词： HEMT 微加速度计力电转换偏压调制效应

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