研究了静电驱动的微机械薄膜的稳定性问题.当微机械构件之间的间距在亚微米尺度以下,构件会受到量子效应的影响,如Casimir效应.通过对薄膜在静电力及Casimir力共同作用下的行为进行分析,由数值计算得到了决定薄膜稳定性状态的无量纲参数K及K曲线的临界值KC,若K值大于KC,薄膜结构为不稳定,会引起塌陷失效,薄膜粘附在基底上,且不可恢复.KC值大小与微机械薄膜和基底表面的距离以及外加电压相关.由此提供了设计高长厚比(L/h)的静电驱动薄膜结构的方法,使其不产生失稳塌陷的失效.

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件动态特性的高速可视化.介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统,用来测量可动MEMS器件的离面运动,实现了纳米级分辨力.该系统采用改进的相移干涉算法,使用一个大功率激光二极管(LD)作为频闪照明的光源,可以实现1 MHz范围内大幅值(十几微米)的微运动测量.这种高离面灵敏度的测量方法特别适合进行微机械(光学)元件的动态特性测量.通过研究一个多晶硅微谐振器的动态特性说明了系统的强大功能.

利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验来测量其力学特性是一种简便而有效的方法，具有很高的载荷分辨率，可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变。运用该方法在研究微悬臂梁的弯曲形变过程中，必须考虑压头在微悬臂梁上的压入以及微悬臂沿宽度方向的挠曲。微悬臂梁采用普通的集成电路工艺(IC)制造。试验研究表明，多晶硅微悬臂梁的纯挠曲与载荷成很好的线性关系，呈现弹性变形，通过该线性关系可计算得到梁的弹性模量。测得的多晶硅微悬臂梁的弹性模量为156±(2.9%-6.3%)GPa。

为了解构件尺寸的微型化给材料的强度带来的影响,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验法来测量多晶硅微构件弯曲强度,利用电磁驱动微拉伸装置测试了抗拉强度.试验研究表明,多晶硅微构件的弯曲强度和抗拉强度表现出随构件尺寸的减小而增加的尺寸效应.统计分析表明,多晶硅微构件的平均弯曲强度为(2.885±0.408)GPa,其平均抗拉强度为(1.36±0.14)GPa.研究结果为微机械构件的可靠性设计提供依据.

为了了解构件尺寸的微型化给材料的强度和弹性模量带来的影响,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲实验来测量其力学特性.该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变,但必须考虑压头在微悬臂梁上的压入及微悬臂沿宽度方向的挠曲.试验研究表明,多晶硅微悬臂梁的平均弹性模量为156 GPa ±(4.52～9.83)GPa,其失效断裂强度表现出对构件有效体积和表面积的尺寸效应.由实验测得的失效强度得到KC=1.62 MPa *m1/2,计算出的缺陷尺寸a为58～117 nm.

介绍了一种新型多晶硅电热微夹钳,该夹钳在V形电热微驱动器的作用下,能够产生近似线性的位移和产生较大的夹持力.在全面考虑了空气对流、辐射、热传导及材料特性等各种因素的情况下,建立了该电热微夹钳的有限元模型,利用该模型分别进行了稳态和瞬态的仿真分析,模拟出输出位移和温度场随电压的变化情况,以及电热微夹钳的热响应时间.对仿真的结果进行了讨论.

提出了V型电热硅微致动器的弯曲振动力学模型。考虑到微米尺度上的硅梁难以简化为质量块、弹簧振动模型,采用了连续体建模,据此可进行其模态分析及动态频率特性的理论研究。利用自行设计制造的在线动态测试机构,测试了V型电热硅微致器在不同激励电压驱动下的响应输出,结果表明其位移输出也是随交变驱动电压的变化而非同步地发生变化。

介绍了多晶硅薄膜厚度测量的多种方法，并分析了它们的特点及存在问题，指出选择测量方法和仪器应注意的问题。

阳光下的黑盒子靠山吃山,靠海吃海,靠着太阳吃太阳,在新疆无边阳光下,坐落着一个光伏多晶硅王国。通过反复提纯,多晶硅从低纯度提炼到高纯度,而冷氢化则是最为关键的工序之一。在数十万吨冷氢化车间中,有上百台大型装置布置其中,蒸汽、液体、晶体在约300条的管线里流动向前。决定它们进退方向的不仅仅是一百多台气动阀,更有各种设备数不清看不见的运行逻辑。在约10层楼高的车间内,有数百人上上下下进出其中,照料着这些不知疲倦的银灰色晶体涌向远方。