现有的基于高精度测微仪的预对准方法需交换晶圆才能够完成操作.为提高其效率,介绍了一种无需晶圆交换的预对准方法.该方法采用缺口定向先于圆心定位的预对准顺序,通过一维旋转和二维直线平移完成晶圆的定位.另外,还给出了该方法重复定位晶圆圆心和缺口的误差表达式.针对线性最小二乘圆拟合算法进行晶圆缺口拟合时计算精度不易保证的问题,提出了一种非线性晶圆缺口拟合算法,即利用Levenberg-Marquardt算法直接求解缺口边缘拟合问题.精度测试结果表明,该算法的计算误差近似为现有缺口拟合算法误差的1/2.

介绍了一种新型的纳米级精度的二维激光干涉测量系统.该系统以光学8倍频的耦合差动式干涉光路为基础,在获取大量测量数据的基础上,利用线性回归的方法对测量结果进行处理.系统结构设计简洁紧凑,符合阿贝原则和结构变形最小原则,与普通的迈克尔逊干涉仪相比具有光路布局对称性好,光程差倍增,抗干扰能力强等优点.通过与电容测微仪比对的方法对该系统进行检测.结果表明,该干涉测量系统的精度为10～12 nm.

提出了一种新型的光电集成加速度地震检波器,这是一种全新的微光机电系统(MOEMS).为实现硅基底上的光波导M-Z干涉仪的相位调制,采用了声光相位调制的方法.该相位调制器利用叉指换能器(IDT)激发出声表面波(SAW)实现对光波导的相位调制.在对光波导声光相位调制机理深入研究的基础上,设计并制作了器件.实验结果与理论相一致.

有机磷农药（OPP）的大量使用已对环境水体造成污染.针对水中痕量有机磷农药检测的需要,设计并利用MEMS工艺制备了自带解吸加热器的微热板预富集芯片.为提高温度均匀性,芯片工作区背面留有硅膜;以马拉硫磷为例研究了预富集芯片工作区的温度均匀性及吸附膜厚度等对富集效果的影响.结果表明,提高预富集芯片解吸时工作区温度的均匀性有助于获得高的被测物浓度脉冲,从而改善离子迁移率谱仪（IMS）检测效果;在室温5m in搅拌采样的情况下,聚二甲基硅氧烷（PDMS）吸附膜厚度为30μm的芯片富集效果优于PDMS膜厚度为65μm和100μm的芯片.

设计了一种用于微等离子体无掩膜刻蚀加工的微悬臂梁探针结构,即将微等离子体放电器集成在SiO2悬臂梁探针端部的空心针尖上,等离子体从针尖处的纳米孔导出,以实现高精度、高效率的无掩膜扫描刻蚀加工.设计了该悬臂梁探针的加工工艺流程,即对（100）硅片进行各向异性湿法刻蚀得到倒金字塔槽,并双面氧化,然后依次沉积并图形化微放电器的上、下电极和绝缘层,最后背面释放出带空心针尖的SiO2悬臂梁,并加工出针尖尖端的纳米孔.成功制作出质量良好、具有很高成品率的带薄壁空心针尖的SiO2悬臂梁探针阵列及倒金字塔型微放电器.实验结果表明,该微放电器能在3～15 kPa的SF6气体中稳定放电,为悬臂梁探针阵列和微放电器的工艺集成以及Si基材料的无掩膜扫描刻蚀加工奠定基础.

介绍了传统给药方式的局限性、微针应用于新的药物传输方式——透皮给药的优点以及微针的特点,并提出了一种基于微机电系统技术制作同平面金属微针的方法.采用该方法可制备实心微针和空心微针.这两种金属微针均采用电镀技术制作,既降低了成本又提高了微针的强度.微针为楔形,边缘比较光滑,针尖有较锋利的尖端,改善了刺入皮肤的效果;针体长度400μm,厚度50μm,其中空心微针中的微流道宽度为50μm.此类微针便于改变尺寸以满足不同的需要.用该微针进行了刺入鼠皮的实验,验证了该微针刺入皮肤的有效性.

微泵是微全分析系统中的重要单元．为解决微泵加工工艺复杂、自吸困难和可靠性低等问题，研制了两种应用于微流控系统中的压电驱动微泵．一种是将聚二甲基硅氧烷（PDMS）泵膜、单主动阀片和弹性缓冲单元集于一体的微泵，另一种是主动阀片与被动阀相结合的微泵，这两种微泵都适用于气体和液体工作物质，实现自吸，具有结构简单、易于加工及操作方便的特点．讨论了微泵的工作原理、工艺流程、工作性能及结构参数对微泵工作性能的影响，解决了加工工艺复杂、自吸困难和可靠性低等问题．在电压100V（35 Hz条件下）和零背压的工作条件下，单主动阀微泵的最大液体泵速为5000μL／min，最大背压为5 kPa；主动阀与被动阀相结合微泵的最大液体泵速5410μL／min，最大背压15kPa．后者背压与流速明显比前者的性能要好很多，尤其是背压方面．

提出了一种在计量型原子力显微镜（AFM）上开发力曲线功能模块的方法.通过在计量型原子力显微镜上增加可调三角波发生器、信号切换和缓冲电压保护电路,对计量型原子力显微镜的内部驱动信号和外加驱动信号进行了平滑切换,避免了原子力显微镜压电陶瓷驱动器的剧烈变化,实现了计量型原子力显微镜的力曲线功能.采用开发的力曲线模块绘制了计量型原子力显微镜的力曲线图形,基于力曲线功能测量了纳米梁谐振器的离面振动特性,并与显微激光多普勒测振仪的测振结果进行了比对,实验结果表明本文提出的方法和建立的系统是正确的.

根据微机电系统（MEMS）加工工艺特点和初始位置定位机构的设计要求,设计了两种MEMS初始位置定位机构的结构方案.通过力学分析,求出了定位机构解除定位所需要克服的阻力计算公式,用ANSYS仿真验证了其正确性.根据满足系统性能要求和利于装配两者均衡的原则,对两种定位机构的设计方案进行了对比研究,选择能减少阻力的MEMS初始位置定位机构.采用MEMS工艺中的LIGA工艺加工出初始位置定位机构.用VDS92-1430离心实验机分别加速到3 000 r/min、5 000 r/min、8 000 r/min和12 000 r/min进行离心实验.实验结果表明,设计的MEMS初始位置定位机构能正常工作,性能达到了设计要求.

静压空气轴承拥有清洁、近零摩擦等优点，是一种优秀的运动导向承载部件，但是它在承栽方向上阻尼较小，对外界引起振动和空气轴承本身固有微振动的衰减较慢，影响了系统的稳定性和测量准确性．为了解决这个问题，本文以小孔节流空气轴承作为研究对象，在其结构中部增设了类似空气弹簧的上下腔室和节流孔，当空气轴承振动时，压力空气在上下腔室之间流动，通过节流孔处的节流效应将振动能量衰减掉．根据这一构想，首先对新结构通过空气弹簧理论进行了初步优化设计，接着对新结构空气轴承和普通空气轴承进行了冲击响应实验，证实了新结构能够很好地起到快速衰减振动的作用，同时对微振动有良好的抑制效果，然后通过模态分析软件MEscope得到了空气轴承的阻尼比系数，发现新结构空气轴承阻尼比系数较普通结构空气轴承阻尼比...