硅壓力傳感器是各類傳感器中應(yīng)用最廣泛的一種,目前量程小于1KPa的高精度硅微壓力傳感器基本上依靠國(guó)外進(jìn)口,而工業(yè)控制、軍用設(shè)備和醫(yī)療儀器等方面均對(duì)微小壓力的測(cè)量提出迫切要求,因此進(jìn)行低量程硅微壓傳感器的研究,實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的突破具有非常重要的意義�；诮^緣體上硅的光學(xué)環(huán)形諧振腔是實(shí)現(xiàn)集成光學(xué)芯片的核心功能單元,因其具有很高的探測(cè)極限而被廣泛應(yīng)用在高靈敏度傳感領(lǐng)域。將環(huán)形諧振腔集成在懸臂梁上,應(yīng)用于微壓傳感在集成度、靈敏度和量程等方面具有很大優(yōu)勢(shì),因此本文針對(duì)懸臂梁式環(huán)形諧振腔微壓傳感結(jié)構(gòu)展開討論與研究。本文首先介紹了環(huán)形諧振腔的耦合傳輸特性,結(jié)合納米尺度波導(dǎo)的倏逝波耦合、力光耦合和光彈效應(yīng)詳細(xì)闡述了基于懸臂梁的微壓傳感檢測(cè)機(jī)理。同時(shí),對(duì)懸臂梁進(jìn)行了建模仿真和力學(xué)分析。根據(jù)環(huán)形諧振腔的幾個(gè)特征參數(shù),以傳感器靈敏度為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化。分析了微壓傳感結(jié)構(gòu)的靈敏度并得到其理論值為73pm/kPa,動(dòng)態(tài)范圍為30kPa。利用紫外光刻、電子束光刻、深硅刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕等微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS,Microelectro-mechanical-systems）工藝進(jìn)行了環(huán)形諧振腔和懸臂梁... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 微壓傳感檢測(cè)機(jī)理
    2.1 環(huán)形諧振腔傳輸理論
    2.2 環(huán)形諧振腔特性指標(biāo)
        2.2.1 諧振波長(zhǎng) λ_m
        2.2.2 自由頻譜寬度FSR
        2.2.3 半高全寬FWHM
        2.2.4 品質(zhì)因數(shù)Q
        2.2.5 精細(xì)度F
    2.3 環(huán)形諧振腔微壓傳感器工作原理
        2.3.1 倏逝波耦合原理
        2.3.2 力光耦合效應(yīng)和光彈效應(yīng)
        2.3.3 微壓傳感器工作原理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 微壓傳感器的建模仿真與理論分析
    3.1 懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.1 懸臂梁力學(xué)特性研究
        3.1.2 懸臂梁結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析
        3.1.3 懸臂梁結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
    3.2 環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析
        3.2.1 譜線點(diǎn)漂移量與環(huán)腔周長(zhǎng)的關(guān)系
        3.2.2 環(huán)腔性能對(duì)微壓力檢測(cè)的影響
    3.3 傳感器靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍
        3.3.1 傳感器靈敏度
        3.3.2 傳感器動(dòng)態(tài)范圍
    3.4 本章小結(jié)
第四章 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工
    4.1 材料選擇
    4.2 版圖繪制
    4.3 結(jié)構(gòu)制備
    4.4 本章小結(jié)
第五章 環(huán)形諧振腔性能測(cè)試與分析
    5.1 環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)搭建
    5.2 測(cè)試結(jié)果分析
    5.3 環(huán)形諧振腔優(yōu)化
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]適用于惡劣環(huán)境的MEMS壓阻式壓力傳感器[J]. 傘海生,宋子軍,王翔,趙燕立,余煜璽.  光學(xué)精密工程. 2012(03)
[2]Tunable filters based on an SOI nano-wire waveguide micro ring resonator[J]. 李帥,吳遠(yuǎn)大,尹小杰,安俊明,李建光,王紅杰,胡雄偉.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2011(08)
[3]基于MEMS技術(shù)的氣體傳感器[J]. 李珂,于世潔,尤政,趙嘉昊.  傳感器與微系統(tǒng). 2008(11)
[4]硅微微壓傳感器研究進(jìn)展[J]. 夏文明,丁建寧,楊繼昌.  傳感器與微系統(tǒng). 2006(09)
[5]基于柔性MEMS皮膚技術(shù)溫度傳感器陣列的研究[J]. 肖素艷,車錄鋒,李昕欣,王躍林.  光學(xué)精密工程. 2005(06)
[6]硅電容式壓力傳感器[J]. 王中文,王麗娟.  遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(02)

碩士論文
[1]硅基微環(huán)諧振腔溫度可調(diào)諧濾波器特性的研究[D]. 王曉倩.中北大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3621940