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悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的设计与制备研究

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悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的设计与制备研究

作者：杨阳中北大学

学位级别：硕士

薄膜传感器已广泛应用于各种智能制造行业,为了对智能制造过程中加工状态进行有效监测,应用高精度和高可靠性的应变薄膜传感器监测刀具受力情况,为切削故障预测、刀具寿命研究和切削参数优化提供数据支持。应变薄膜传感器的灵敏性与耐... 详细信息

薄膜传感器已广泛应用于各种智能制造行业,为了对智能制造过程中加工状态进行有效监测,应用高精度和高可靠性的应变薄膜传感器监测刀具受力情况,为切削故障预测、刀具寿命研究和切削参数优化提供数据支持。应变薄膜传感器的灵敏性与耐用性是评判其性能优劣的两项重要指标,针对机械加工过程中用于切削力测量的应变薄膜传感器性能问题,本文提出了一种新颖的悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器,并通过理论分析与实验研究相结合的方法,对相关技术进行了深入的研究,结果发现悬浮结构可以有效改进应变薄膜传感器性能,具有十分重要的理论意义和应用价值。本文从改进薄膜微结构入手设计了一种悬浮结构的镍铬合金薄膜应变传感器,在宏观与微观的尺度下解释了悬浮结构的优势;基于修正偶应力理论对镍铬合金微梁进行了理论建模,得到了微梁的动力学方程,分析了镍铬合金微梁的挠度、刚度、电阻变化率的尺寸效应;依据微结构力学性能与特征尺寸的变化规律,应用理论模型与结论指导悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的结构与尺寸设计。基于悬浮空腔的结构与尺寸,设计了制备悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的工艺流程;为实现分层纳米结构,首先对弹性体-过渡层复合膜层进行制备,并使用原子力显微镜(AFM)观察了所选参数下过渡层氮化钛薄膜的微观形貌;进而制备绝缘层-牺牲层复合膜层其中对牺牲层锡薄膜进行工艺探索与优化,利用扫描电镜显微镜(SEM)观测不同溅射功率下的锡薄膜的微观形貌,得到溅射功率为100W,氩气流量为70sccm时锡薄膜的溅射速率最优,利用共聚焦显微镜(LSCM)观测与能谱仪(EDS)分析检测制备得到的复合膜层;最后用光刻,IBE离子束刻蚀工艺制备镍铬合金薄膜电阻栅并通过超景深显微镜观测,发现得到的电阻栅图形边界规整,图形刻蚀精度高。针对牺牲层的去除问题,提出了利用磁控溅射设备真空高温去除的方法来得到悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器,采用超景深、共聚焦显微镜(LSCM)以及原子力显微镜(AFM)观测去除牺牲层薄膜之后的显微结构,发现各膜层表面颜色发生改变,出现了不同程度的裂纹,且薄膜表面粗糙度较大;采用X射线光电子能谱(XPS)测试对悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器表面进行半定量分析,得到表面的7种元素以及各元素含量。最后对悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的电力学性能进行了基本的测试与表征。采用纳米压痕测试得到该传感器最优的弹性模量(E)为105.71GPa,纳米硬度(H)为8.68GPa,强度(H/E)为58.25MPa,分析表明传感器的刚度、纳米硬度以及强度都十分优良;搭建测试平台对悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的电阻应变系数进行初步测试,拟合得到的载荷电压关系曲线线性误差很小;测试结果表明了悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器的电力学性能与理论模型的结论相印证,该悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器初步的研究结果达到了预期的效果。

关键词：悬浮结构镍铬合金薄膜应变传感器工艺研究薄膜表征

〈100〉正面开口快速湿法腐蚀释放悬浮结构的研究

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固体电子学研究与进展 2012年第1期32卷 58-63页

作者：马铁英李劲松梁培中国计量学院光学与电子科技分院杭州310018

设计了三种正向开口方式为〈100〉向折线型、长条型、长短条复合型的悬浮膜系。在水浴温度80°C条件下,120min后,〈100〉开口膜系由50%KOH溶液各向异性腐蚀快速释放成形,获得完整无粘连的悬浮结构。在〈100〉快速腐蚀释放原理基础上,制... 详细信息

设计了三种正向开口方式为〈100〉向折线型、长条型、长短条复合型的悬浮膜系。在水浴温度80°C条件下,120min后,〈100〉开口膜系由50%KOH溶液各向异性腐蚀快速释放成形,获得完整无粘连的悬浮结构。在〈100〉快速腐蚀释放原理基础上,制备了基于〈100〉开口的测辐射热计与红外热电堆悬浮单元结构。

关键词：正面腐蚀悬浮结构各向异性

热解悬浮结构诱导碳微纳结构的制备工艺及其在无酶葡萄糖传感器的应用研究

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热解悬浮结构诱导碳微纳结构的制备工艺及其在无酶葡萄糖传感器的...

作者：陈乾西南交通大学

学位级别：硕士

葡萄糖的浓度可用以衡量人体的代谢程度,是评价人体健康与否的重要指标。对葡萄糖含量的定量测量在生物化学、食品分析和临床化学等领域具有十分重要的意义。将光刻与热解技术结合的碳微机电系统工艺是低成本制备碳结构的有效方法,可获... 详细信息

葡萄糖的浓度可用以衡量人体的代谢程度,是评价人体健康与否的重要指标。对葡萄糖含量的定量测量在生物化学、食品分析和临床化学等领域具有十分重要的意义。将光刻与热解技术结合的碳微机电系统工艺是低成本制备碳结构的有效方法,可获得具有宽的电化学稳定窗口、良好的生物兼容性和导电性的碳微纳结构。碳微纳结构因其大的有效表面积,可缩短电子扩散距离,在能量存储器件和生物传感器等领域表现出巨大的潜力。本文在研究悬浮光刻胶微纳结构热解过程中产生的热应力诱导形成新型的碳微纳结构的基础上,集成氧化铜薄膜制备了无酶葡萄糖传感器,并测试和优化其电化学性能。主要研究工作如下:首先,优化不锈钢衬底上光刻制备微结构阵列的工艺参数,在此基础上,通过延长曝光时间制备了具有不同悬浮宽度的光刻胶微结构阵列,讨论曝光时间对悬浮结构的影响。悬浮结构的宽度随曝光时间的延长而增加,直至达到全悬浮结构。结合氧等离子体刻蚀工艺制备悬浮的光刻胶微纳结构,研究了衬底对刻蚀过程的影响。光刻胶微纳结构的刻蚀深度随刻蚀时间的增加而加深,单个微圆柱中部的纳米线由短变长,由致密变蓬松。基于不锈钢衬底制备的光刻胶微纳结构壁面具有多孔的网络状结构。其次,研究热解过程中悬浮的光刻胶微纳结构向碳微纳结构转变的机制。分析了不同悬浮结构的宽度对碳微纳结构形貌的影响规律。研究发现悬浮结构是在光刻胶微纳结构热解过程中防止碳微纳结构坍塌、得到具有大比表面积碳微纳结构的主要因素。利用拉曼光谱分析了碳微纳结构和碳微结构的成分,发现热解后所得到的碳材料是由无序石墨和不定型碳的混合物所构成,且碳微纳结构与碳微结构的成分类似。最后,通过磁控溅射和高温氧化工艺在所得新型碳微纳结构表面集成氧化铜薄膜,制备了无酶葡萄糖传感器。研究氧化铜薄膜厚度对氧化铜/碳微纳结构形貌和无酶葡萄糖传感器性能的影响。测试传感器的电化学性能,优化传感器的最佳工作电位和电解质浓度。还分析了无酶葡萄糖传感器的抗干扰特性、重复性和稳定性。结果表明,所制备的无酶葡萄糖传感器具有高的灵敏度(1037.5μA?m M?cm)、较快的响应速度(<3s)、对抗干扰物质的良好选择性和良好的稳定性。

关键词：悬浮结构碳微纳结构阵列热应力氧化铜薄膜无酶葡萄糖传感器

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悬浮结构二灰碎石基层的施工工艺及质量控制

内蒙古公路与运输 2003年第S1期 55-56页

作者：王文杰邸风雷刘胜军赵斌内蒙古公路工程局内蒙古呼和浩特010050

通过二灰碎石基层的施工实践 ,总结了悬浮结构二灰碎石基层的施工工艺以及各项技术指标的质量控制措施。

关键词：悬浮结构二灰碎石基层施工质量

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整车NVH试验车间悬浮结构技术研究

整车NVH试验车间悬浮结构技术研究

中国土木工程学会总工程师工作委员会第三届总工论坛

作者：田兴雨余东阳刘凯中建八局第三建设有限公司

NVH试验车间是以改善汽车乘坐舒适性为目的建造的车间,随着国内汽车产业的普及,各大车企拼销量抢市占率的策略正在逐渐转向服务取胜,NVH试验车间的建造逐步在业内推广开来。本文以我单位承包的电动客车工程技术中心项目第三批试验车间... 详细信息

NVH试验车间是以改善汽车乘坐舒适性为目的建造的车间,随着国内汽车产业的普及,各大车企拼销量抢市占率的策略正在逐渐转向服务取胜,NVH试验车间的建造逐步在业内推广开来。本文以我单位承包的电动客车工程技术中心项目第三批试验车间总承包工程4#电磁兼容与振动噪声试验车间为例,详细介绍了整车NVH试验区悬浮结构的隔振施工技术。

关键词：整车试验车间悬浮结构隔振垫块施工技术

来源： cnki会议评论

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用升华法释放表面硅工艺中的悬浮结构

微纳电子技术 2002年第9期39卷 22-27页

作者：郝一龙武国英吴琳徐嘉佳北京大学微电子所北京100871

介绍了在谐振器结构释放后的干燥过程中,采用的一种有效的、防粘附的方法———升华法。在升华法的基础上,开发了充分置换升华法,对若干种释放方法进行实验、比较,确定了充分置换法的更优性;并找出了影响分离长度的因素,为提高结构释放... 详细信息

介绍了在谐振器结构释放后的干燥过程中,采用的一种有效的、防粘附的方法———升华法。在升华法的基础上,开发了充分置换升华法,对若干种释放方法进行实验、比较,确定了充分置换法的更优性;并找出了影响分离长度的因素,为提高结构释放产品率奠定了基础。

关键词：升华法表面硅悬浮结构表面工艺粘附

悬浮装配整体式混凝土框架结构在摄影棚中的应用

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建筑结构 2021年第S2期51卷 1117-1120页

作者：于萍傅先珺中国建筑马来西亚有限公司吉隆坡50540 中建八局发展建设公司海外分公司青岛266021

项目位于马来西亚吉隆坡,属于非抗震的东南亚地区。建筑物二层转换板上设置电影/电视摄影棚,均为双层钢筋混凝土房中房结构。为满足摄影棚使用功能的需要,内部框架柱支撑于静音悬浮底座之上,将整个摄影棚悬浮安置属于转换板之上,内部结... 详细信息

项目位于马来西亚吉隆坡,属于非抗震的东南亚地区。建筑物二层转换板上设置电影/电视摄影棚,均为双层钢筋混凝土房中房结构。为满足摄影棚使用功能的需要,内部框架柱支撑于静音悬浮底座之上,将整个摄影棚悬浮安置属于转换板之上,内部结构与外部结构完全分离,无固接连接。节点采用悬浮静音支座安装技术,预制结构荷载平衡安装方案。项目将内框架优化为预制装配式混凝土框架结构以解决悬浮安装内框架结构的支模、浇筑等难题。最终顺利完成了预制装配式内框架摄影棚的安装,降低了施工难度,节省了劳动力,保证了施工质量,而且提高了施工速度,满足了摄影棚的静音设计要求。

关键词：摄影棚悬浮结构预制装配式混凝土框架结构

悬浮吸收层的MEMS热电堆红外传感器的结构设计及制备方法研究

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悬浮吸收层的MEMS热电堆红外传感器的结构设计及制备方法研究

作者：陈媛婧中北大学

学位级别：硕士

红外传感器是一种基于红外辐射导致半导体材料产生物理特性变化的传感器，是物联网技术发展的关键点之一。随着红外传感器越来越深入的应用到民用和军事领域，热电堆红外传感器以其无需斩波器、体积小、无需制冷装置、低成本、低噪声等... 详细信息

红外传感器是一种基于红外辐射导致半导体材料产生物理特性变化的传感器，是物联网技术发展的关键点之一。随着红外传感器越来越深入的应用到民用和军事领域，热电堆红外传感器以其无需斩波器、体积小、无需制冷装置、低成本、低噪声等优点，吸引了越来越多的学者对其进行研究。同时，诸多研究集中于实现红外传感器小型化、集成化、低功耗化的目标，取得了令人瞩目的成绩，但是研究过程中产生了诸如工艺兼容性差，能效低等问题，始终是困扰研究人员的重要问题。本文针对上述问题，设计了一种悬浮吸收层的热电堆红外传感器，并且采用一维导热模型对热电堆红外传感器进行尺寸优化，对工艺进行合理优化后，实现了其与标准CMOS工艺的高度兼容性，得到一种小体积、高能效、低噪声的热电堆红外传感器结构设计和制备方法。本文的研究重点是：（1）理论计算方法：基于塞贝克系数的修正算法，建立一维热平衡模型，对器件性能进行优化计算，确定最佳尺寸模型。（2）结构设计方法：为实现低成本和高能效的目标，采用聚酰亚胺材料作为牺牲层，优化刻蚀条件实现其进行选择性刻蚀后，淀积吸收层薄膜，仅热电偶热端和吸收层接触，其他吸收层部分悬浮于热电偶之上。同时为了克服正面释放采用SOI结构，避免隔离槽刻蚀工艺和填充工艺的复杂性，将热电偶的热端置于器件对称轴上，从两侧的冷端开正面窗口对器件进行SF6释放。（3）另外针对传统介质材料吸收率差和金属黑化材料的工艺兼容性差问题，开展了关于热电堆红外传感器吸收层的纳米结构的制备方法研究和红外吸收率测试。综上，本文通过对已有热电堆红外传感器产品进行对比研究，设计了悬浮吸收层的热电堆红外传感器结构，并对其工艺流程中的关键步骤进行裂片后并借助电子显微镜观察。通过分析测试结果，验证了设计中的工艺方法的高度兼容性和结构的稳定性。通过开展聚酰亚胺牺牲层结构干法刻蚀实验以及其释放实验，以及吸收层纳米结构化的探索性研究，成功得出悬浮吸收层结构的热电堆红外传感器制备流程。

关键词：热电堆聚酰亚胺 MEMS CMOS兼容纳米结构悬浮结构

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辐射处理对大豆悬浮细胞超微结构的影响

浙江农业学报 1997年第5期9卷 240-245页

作者：陈锦清胡张华吕慧能金卫吴关庭郎春秀刘智宏浙江省农业科学院原子能利用研究所

正常大豆Ｐｅｋｉｎｇ品种悬浮细胞具有典型的细胞结构，但经５００拉德γ射线照射后，细胞结构受到辐射损伤，表现为质体、线粒体等细胞器相对减少，核膜扭曲、模糊。但经１个月继代培养后，细胞恢复正常的结构和功能。５０００拉德γ... 详细信息

正常大豆Ｐｅｋｉｎｇ品种悬浮细胞具有典型的细胞结构，但经５００拉德γ射线照射后，细胞结构受到辐射损伤，表现为质体、线粒体等细胞器相对减少，核膜扭曲、模糊。但经１个月继代培养后，细胞恢复正常的结构和功能。５０００拉德γ射线能使大豆悬浮细胞产生致死损伤，导致细胞器解体和细胞死亡。本实验未能观察到辐射击穿细胞的直接证据，但出现膜渗透性改变、质壁分离及其内质网膨大等现象，间接证明了细胞自身防御体系被打破。

关键词：大豆辐射处理超微结构悬浮结构