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SOI微型电场传感器的设计与测试 被引量:21
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作者 杨鹏飞 彭春荣 +2 位作者 张海岩 刘世国 夏善红 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2771-2774,共4页
该文研制了一种新型的基于SOI(Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步... 该文研制了一种新型的基于SOI(Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步优化了传感器敏感结构参数。在室温和室内大气压条件下,测试表明,测试量程0~50kV/m,传感器总不确定度优于2%,分辨率为50 V/m。 展开更多
关键词 电场微传感器 微机电系统(MEMS) 绝缘体上硅(soi) 分辨率
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基于绝缘硅的微环谐振可调谐滤波器 被引量:17
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作者 李帅 吴远大 +4 位作者 尹小杰 安俊明 李建光 王红杰 胡雄伟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1143-1148,共6页
采用电子束光刻和感应耦合等离子刻蚀等工艺,研制了一种基于绝缘硅材料的的微环谐振可调谐滤波器.滤波器微环半径为5μm左右,波导截面尺寸为(350~500nm)×220nm不等.测试结果表明,波导宽度为450nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽... 采用电子束光刻和感应耦合等离子刻蚀等工艺,研制了一种基于绝缘硅材料的的微环谐振可调谐滤波器.滤波器微环半径为5μm左右,波导截面尺寸为(350~500nm)×220nm不等.测试结果表明,波导宽度为450nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽度为16.8nm,1.55μm波长附近的消光比为22.1dB.通过对微环滤波器进行热光调制,在21.4℃~60℃温度范围内实现了4.8nm波长范围的可调谐滤波特性,热光调谐效率达到0.12nm/℃.研究了基于单环和双环的多通道上下载滤波器,实验结果表明多通道滤波器的信号传输存在串扰,主要是不同信道之间的串扰,尤其在信号上载时,会在相邻信道产生较大串扰. 展开更多
关键词 绝缘硅 微环谐振 热光效应 滤波器 串扰
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基于PML边界的有限差分法及其在光波导泄漏损耗计算中的应用 被引量:13
3
作者 徐静 戴道锌 何赛灵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1426-1429,共4页
利用结合完美匹配层 (PML)边界的有限差分法计算了光波导的泄漏损耗 通过采用非均匀格点差分格式和反正切坐标变换的方法 ,有效地减小了计算量并提高了计算精度 分析了PI(polyimide)掩埋型波导和SOI(silicon on insulator)脊型波导两... 利用结合完美匹配层 (PML)边界的有限差分法计算了光波导的泄漏损耗 通过采用非均匀格点差分格式和反正切坐标变换的方法 ,有效地减小了计算量并提高了计算精度 分析了PI(polyimide)掩埋型波导和SOI(silicon on insulator)脊型波导两种典型结构的泄漏损耗 ,给出了波导结构尺寸对泄漏损耗的影响 。 展开更多
关键词 有限差分法 完美匹配层边界 泄漏损耗 反正切变换 非均匀格点 聚酰亚胺 soi
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无引线封装高温压力传感器 被引量:12
4
作者 田雷 尹延昭 +1 位作者 苗欣 吴佐飞 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期921-925,共5页
研究的压力敏感芯片利用单晶硅的压阻效应原理制成;采用绝缘层上硅(S01)材料取消了敏感电阻之间的pn结,有效减小了漏电,提高了传感器的稳定性;用多层复合电极替代传统的铝电极,并应用高掺杂点电极技术,提高了传感器使用温度。... 研究的压力敏感芯片利用单晶硅的压阻效应原理制成;采用绝缘层上硅(S01)材料取消了敏感电阻之间的pn结,有效减小了漏电,提高了传感器的稳定性;用多层复合电极替代传统的铝电极,并应用高掺杂点电极技术,提高了传感器使用温度。封装时,将硅敏感芯片的正面与硼硅玻璃进行对准气密静电键合;在硼硅玻璃的相应位置加工引线孔,将芯片电极和管壳管脚用烧结的方法实现电连接,形成无引线封装结构。采用无油封装方法,避免了含油封装中硅油耐温能力差的问题。对高温压力敏感芯体结构进行了热应力分析,并对无引线封装方法进行了研究。对研制的无引线封装高温压力传感器进行了性能测试。测试结果与设计相符,其中传感器的测量范围为0—0.7MPa,非线性优于0.2%FS,工作温度上限可达450cC。 展开更多
关键词 无引线封装 高温 压力传感器 绝缘层上硅(soi) 多层金属电极
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硅及硅基半导体材料中杂质缺陷和表面的研究 被引量:10
5
作者 屠海令 《中国工程科学》 2000年第1期7-17,共11页
随着超大规模集成电路设计线宽向深亚微米级(<05μm)和亚四分之一微米级(<025μm)发展,对半导体硅片及其它硅基材料的质量要求越来越高,研究上述材料中各种杂质的行为,控制缺陷类型及数量,提高晶体完整性,降低表面污染和采用缺陷... 随着超大规模集成电路设计线宽向深亚微米级(<05μm)和亚四分之一微米级(<025μm)发展,对半导体硅片及其它硅基材料的质量要求越来越高,研究上述材料中各种杂质的行为,控制缺陷类型及数量,提高晶体完整性,降低表面污染和采用缺陷工程的方法改善材料质量显得尤为重要。文章阐述了深亚微米级和亚四分之一微米级集成电路用大直径硅材料中铁、铜金属和氧、氢、氮非金属杂质元素的行为,点缺陷及其衍生缺陷的本质与控制方法,硅片表面形貌、表面污染与检测方法的研究热点。同时还介绍了外延硅、锗硅及绝缘体上硅(SOI)等硅基材料的特性、制备及工艺技术发展趋势,展望了跨世纪期间硅及硅基材料产业发展的技术经济前景。 展开更多
关键词 硅片 硅基半导体 杂质行为 缺陷控制 表面质量
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SoI基微环谐振可调谐滤波器 被引量:11
6
作者 姜宏伟 吴远大 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期813-815,共3页
采用电子束光刻和ICP刻蚀等工艺制作出绝缘体上Si(SoI)基纳米线波导微环谐振(MRR)滤波器,波导截面尺寸为300 nm×320 nm,微环半径为5μm。测试结果表明,器件的自由频谱宽度(FSR)为16.8 nm,1.55μm波长附近的消光比(ER)为18.... 采用电子束光刻和ICP刻蚀等工艺制作出绝缘体上Si(SoI)基纳米线波导微环谐振(MRR)滤波器,波导截面尺寸为300 nm×320 nm,微环半径为5μm。测试结果表明,器件的自由频谱宽度(FSR)为16.8 nm,1.55μm波长附近的消光比(ER)为18.1 dB。通过对MRR滤波器进行热光调制,在21.4-60.0℃温度范围内实现了4.8 nm波长范围的可调谐滤波特性,热光调谐效率达到0.12 nm/℃。 展开更多
关键词 绝缘体上Si(soi) 纳米线波导 微环谐振(MRR) 滤波器 热光效应
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SOI-纳米技术时代的高端硅基材料 被引量:8
7
作者 林成鲁 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期44-49,共6页
绝缘体上硅(SOI)是纳米技术时代的高端硅基材料。详细介绍了SOI在半导体技术领域中的应用,以及近年来为满足SOI的特殊应用要求研发的多种SOI新材料及其制备技术;综述了绝缘体上应变硅(sSOI),绝缘体上锗(GOI)等SOI技术的现状和发展动向;... 绝缘体上硅(SOI)是纳米技术时代的高端硅基材料。详细介绍了SOI在半导体技术领域中的应用,以及近年来为满足SOI的特殊应用要求研发的多种SOI新材料及其制备技术;综述了绝缘体上应变硅(sSOI),绝缘体上锗(GOI)等SOI技术的现状和发展动向;最后,对SOI技术的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 高端硅基材料 绝缘体上硅 绝缘体上应变硅 绝缘体上锗
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SOI材料和器件及其应用的新进展 被引量:8
8
作者 林成鲁 张正选 刘卫丽 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第9期658-663,共6页
综述了绝缘层上的硅(SOI)材料的新结构包括不同绝缘埋层和不同半导体材料结构的最新进展,介绍了SOI器的新结构和SOI器件在抗辐射电子学方面的应用,报道了国内在SOI技术的研发和产业化的最新动态。
关键词 绝缘层上的硅(soi) 辐射 soi产业化
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一种MEMS高温压力传感器 被引量:10
9
作者 王伟忠 何洪涛 +1 位作者 卞玉民 杨拥军 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第6期387-393,共7页
基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传... 基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传感器的电阻结构、金属布线系统、传感器支撑层键合技术及流片工艺进行了设计,完成了芯片的加工。设计了传感器耐高温封装结构,完成了传感器的初级封装。最后,对常规MEMS压力传感器及研制的高温压力传感器的基本性能、电阻温度特性、漏电流温度特性进行了测试和对比,实验结果表明研制的高温压力传感器能够耐受350℃的高温。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 压力传感器 绝缘体上硅(soi) 压阻效应 高温
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静电激励硅微机械谐振压力传感器设计 被引量:10
10
作者 任森 苑伟政 +1 位作者 邓进军 孙小东 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第1期64-67,71,共5页
设计了一种静电激励/电容检测的硅微机械谐振压力传感器,采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器,利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作。为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了全新的桁架结构。针对... 设计了一种静电激励/电容检测的硅微机械谐振压力传感器,采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器,利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作。为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了全新的桁架结构。针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点,在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施。同时基于该接口电路设计了开环测试系统,并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试。实验结果表明:其基础谐振频率为33.886kHz,振动品质因数为1222;测量范围为表压0-280kPa,非线性为0.018%FS,迟滞为0.176%FS,重复性为0.213%FS;在--20-60℃的温度范围内,谐振器的平均温度漂移为-0.037%/℃。 展开更多
关键词 谐振 压力传感器 静电激励 电容检测 绝缘体上硅
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基于SOI岛膜结构的高温压力传感器 被引量:9
11
作者 杨娇燕 梁庭 +6 位作者 李鑫 李旺旺 林立娜 李奇思 赵丹 雷程 熊继军 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第9期635-641,共7页
针对绝缘体上硅(SOI)压力传感器平模结构下压敏电阻所在区域应力跨度过大而导致的线性度降低问题,采用了岛膜结构改善敏感膜片表面的应力分布,使压敏电阻能够完全布置在应力集中区,从而提高传感器的灵敏度和线性度。使用有限元分析软... 针对绝缘体上硅(SOI)压力传感器平模结构下压敏电阻所在区域应力跨度过大而导致的线性度降低问题,采用了岛膜结构改善敏感膜片表面的应力分布,使压敏电阻能够完全布置在应力集中区,从而提高传感器的灵敏度和线性度。使用有限元分析软件对岛膜结构进行力学性能分析,根据敏感膜片表面应力分布情况确定压敏电阻最优的位置分布,并完成敏感芯片的制备。对完成的敏感芯片进行封装并进行温度-压力的复合测试,测试结果表明在19~200℃、量程2 MPa范围内,该传感器有较高的灵敏度(0.055 mV/kPa)和线性度(0.995)。 展开更多
关键词 绝缘体上硅(soi) 压敏电阻 岛膜结构 压力传感器 有限元分析
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SOI高温压阻式压力传感器的设计与制备 被引量:9
12
作者 李鑫 梁庭 +5 位作者 赵丹 雷程 杨娇燕 李志强 王文涛 熊继军 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第6期408-414,共7页
设计并制备了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料、量程为5Pa~1.8MPa的压阻式压力传感器。在设计方面,通过有限元分析软件和经典理论相结合分析敏感膜片的力学性能和电学性能,得到敏感膜片的尺寸和表面电势的分布;在工艺方面,设计了... 设计并制备了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料、量程为5Pa~1.8MPa的压阻式压力传感器。在设计方面,通过有限元分析软件和经典理论相结合分析敏感膜片的力学性能和电学性能,得到敏感膜片的尺寸和表面电势的分布;在工艺方面,设计了基于标准微电子机械系统(MEMS)工艺的制作流程;在芯片的封装方面,为保证敏感芯片与外界的电气互连,采用了引线键合工艺,同时装配温度补偿电路和信号调理电路降低了传感器的温漂,保证传感器的输出。制备后的压力传感器在温度压力复合平台进行标定和温度测试,结果显示传感器在设计量程范围内具有较好的精度并且可在-50-205℃内稳定工作。 展开更多
关键词 绝缘体上硅(soi) 压力传感器 压敏电阻 引线键合 有限元分析
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无引线封装的SOI压阻式压力传感器设计 被引量:8
13
作者 李俊龙 朱平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第12期20-24,共5页
在SOI晶圆材料的基础上,设计了压力敏感结构,提高了传感器的高温稳定性;采用敏感芯片背孔引线技术,将硅敏感芯片的正面和硼玻璃进行气密性阳极键合,通过在硼玻璃对应位置加工电极连接孔,实现芯片电极与外部管脚的电气连接,形成无引线封... 在SOI晶圆材料的基础上,设计了压力敏感结构,提高了传感器的高温稳定性;采用敏感芯片背孔引线技术,将硅敏感芯片的正面和硼玻璃进行气密性阳极键合,通过在硼玻璃对应位置加工电极连接孔,实现芯片电极与外部管脚的电气连接,形成无引线封装结构;利用ANSYS软件对敏感芯片进行了力学仿真,对高温敏感芯体进行了热应力分析,完成了无引线封装结构的优化及制作。通过性能测试,该传感器测量范围为0~0.2 MPa,灵敏度为55.0 m V/MPa,非线性误差小于0.2%。 展开更多
关键词 无引线封装 绝缘体上硅(soi) 压阻式压力传感器 背孔引线 有限元分析(FEA) 耦合仿真
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弯曲波导研究进展及其应用 被引量:8
14
作者 高峰 秦莉 +6 位作者 陈泳屹 贾鹏 陈超 梁磊 陈红 张星 宁永强 《中国光学》 EI CAS CSCD 2017年第2期176-193,共18页
本文主要分析了弯曲波导损耗机理,包括传输损耗、辐射损耗、模式转换损耗。重点综述了设计低损耗弯曲波导的方法,包括波导材料、弯曲波导的曲线形状、波导种类、脊型波导的宽度、脊高、弯曲半径、模场分布、弯曲波导曲线形状和其他新型... 本文主要分析了弯曲波导损耗机理,包括传输损耗、辐射损耗、模式转换损耗。重点综述了设计低损耗弯曲波导的方法,包括波导材料、弯曲波导的曲线形状、波导种类、脊型波导的宽度、脊高、弯曲半径、模场分布、弯曲波导曲线形状和其他新型波导结构等。简要概括了近年来设计和制备低损耗弯曲波导的代表性工作。介绍了弯曲波导在集成光学中的应用。通过对弯曲波导的损耗及耦合机制理论的不断完善,实现光在较小弯曲半径的低损耗传输,从而提高集成光学的集成度是弯曲波导今后的发展趋势。 展开更多
关键词 弯曲波导 集成光学 soi 低损耗波导
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SOI传感器的现状和发展趋势 被引量:5
15
作者 海涛 刘光辉 +1 位作者 周真 卢为 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第5期61-64,共4页
SOI传感器具有耐高温、抗辐射、易于批量生产等优点。目前已开发出力学传感器、化学传感器、光传感器和磁传感器等新产品。介绍了SOI晶片的种类,SOI晶片在传感器和MEMS中应用的特点、SOI传感器的典型产品以及发展趋势。
关键词 soi传感器 发展趋势 发展现状 soi晶片 力学传感器 化学传感器 光传感器 磁传感器 硅氧化物绝缘体
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一种压阻式微压传感器芯片设计与实现 被引量:8
16
作者 吴佐飞 尹延昭 +1 位作者 田雷 王永刚 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第6期73-74,78,共3页
基于压阻效应和惠斯通电桥原理,设计了一种压阻式微压传感器;为了增大灵敏度,设计了一种折弯形的压敏电阻。从微压芯片敏感薄膜的设计、敏感电阻条的确定以及敏感电阻器位置的选取等方面考虑,设计了具有应力匀散效应的梁-膜结构并进行... 基于压阻效应和惠斯通电桥原理,设计了一种压阻式微压传感器;为了增大灵敏度,设计了一种折弯形的压敏电阻。从微压芯片敏感薄膜的设计、敏感电阻条的确定以及敏感电阻器位置的选取等方面考虑,设计了具有应力匀散效应的梁-膜结构并进行了工艺验证。验证结果表明:所设计的微压芯片灵敏度达到了24 mV/kPa,非线性优于0.2%FS。 展开更多
关键词 压阻效应 微压传感器 绝缘体上硅 梁-膜结构
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一种基于SOI技术的MEMS电容式压力传感器 被引量:6
17
作者 卞玉民 杨拥军 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第5期345-350,共6页
利用绝缘体上硅(SOI)技术研制了一种可以用于飞行高度测量、气象环境监测和医疗等领域的高精度微电子机械系统(MEMS)电容式压力传感器。利用有限元分析软件对传感器敏感结构进行了结构建模、静力和模态仿真分析。敏感结构为敏感电... 利用绝缘体上硅(SOI)技术研制了一种可以用于飞行高度测量、气象环境监测和医疗等领域的高精度微电子机械系统(MEMS)电容式压力传感器。利用有限元分析软件对传感器敏感结构进行了结构建模、静力和模态仿真分析。敏感结构为敏感电容和参考电容差动输出形式,可以有效减小温度漂移和重力误差对压力测量准确度的影响。比较了无岛和有岛两种敏感膜的性能差异。为了提高传感器性能,利用成熟的MEMS加工工艺制作了SOI敏感电容极板,并利用硅-硅键合工艺实现了真空腔体。传感器采用标准塑封封装后,采用高低温压力测量系统进行了性能测试。测试结果表明,传感器量程达到30-120 kPa,非线性0.04%-0.09%,分辨率1 Pa。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 电容式压力传感器 高精度 绝缘体上硅(soi) 硅-硅键合
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硅基热光、电光、全光开关及其阵列的研究进展 被引量:7
18
作者 李显尧 俞育德 余金中 《物理》 CAS 北大核心 2013年第4期272-279,共8页
光开关在实现高速信息互连中扮演着重要的角色,受到人们的广泛关注。随着器件结构的不断创新以及半导体加工技术的不断改进,光开关的发展趋向于低功耗、高速和易集成等特点。文章介绍了功耗仅为540mW的热光开关,响应时间为4ns的电光开... 光开关在实现高速信息互连中扮演着重要的角色,受到人们的广泛关注。随着器件结构的不断创新以及半导体加工技术的不断改进,光开关的发展趋向于低功耗、高速和易集成等特点。文章介绍了功耗仅为540mW的热光开关,响应时间为4ns的电光开关和响应时间为25ps的全光开关,重点分析了这三种开关中存在的问题,并提出了解决方法,同时还探讨了开关在阵列化时应考虑的主要问题。 展开更多
关键词 光开关 硅光子学 绝缘层上的硅 光子集成
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基于CMOS SOI工艺的射频开关设计 被引量:7
19
作者 蒋东铭 陈新宇 +1 位作者 许正荣 张有涛 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期142-145,162,共5页
采用0.18μm CMOS SOI工艺技术研制加工的单刀双掷射频开关,集成了开关电路、驱动器和静电保护电路。在DC^6GHz频带内,测得插入损耗0.7dB@2GHz、1dB@4GHz、1.5dB@6GHz,隔离度37dB@2GHz、31dB@4GHz、27dB@6GHz,在5GHz以内端口输入输出驻... 采用0.18μm CMOS SOI工艺技术研制加工的单刀双掷射频开关,集成了开关电路、驱动器和静电保护电路。在DC^6GHz频带内,测得插入损耗0.7dB@2GHz、1dB@4GHz、1.5dB@6GHz,隔离度37dB@2GHz、31dB@4GHz、27dB@6GHz,在5GHz以内端口输入输出驻波比≤1.5:1,输入功率1dB压缩点达到33dBm,IP3达到42dBm。可应用于移动通信系统。 展开更多
关键词 互补金属氧化物半导体 绝缘衬底上硅 射频开关 驱动器 集成
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基于SOI的低横向灵敏度压阻式加速度计的设计 被引量:6
20
作者 林立娜 梁庭 +3 位作者 李鑫 杨娇燕 李奇思 雷程 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第6期466-472,共7页
提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电... 提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电学性能分析。分析了影响频率和灵敏度的相关参数,对加速度计的结构参数进行了优化。设计了一套版图以及工艺加工方案,采用微电子机械系统(MEMS)标准工艺完成了加速度计的制备。最后进行精密离心机测试,结果表明该结构的加速度计具有较低的横轴灵敏度,其中X轴的横向灵敏度为0.078%,Y轴的横向灵敏度为0.002%,比较高的主轴灵敏度,Z轴灵敏度为0.64 mV/g。 展开更多
关键词 压阻式加速度计 微电子机械系统(MEMS) 绝缘体上硅(soi) 低横向灵敏度 有限元仿真
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