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本帖最后由 Ron_96_Artest 于 2009-4-28 22:36 编辑
MEMS:
MEMS的发展前景毋庸置疑。对于EE的我们,MEMS更是值得我们认真而又仔细地去学习,去研究,甚至去创造。而与此同时,美国那边不少的学校,不少的教授,正好也都在致力于有关MEMS的研究,对于我们这群申请者来说,无疑是一个很好的机会。
以下先对MEMS做一个简单的介绍:(对于大多数已经了解MEMS的申请者而言,直接跳过即可)
MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业,采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业,就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样,MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测,未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势,年平均增加率约为18%,因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域,相对于传统的机械,它们的尺寸更小,最大的不超过一个厘米,甚至仅仅为几个微米,其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料,电气性能优良,硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度与铝类似,热传导率接近钼和钨。采用与集成电路(IC)类似的生成技术,可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺 ,进行大批量、低成本生产,使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,集成于大尺寸系统中,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。
MEMS技术的发展历史
MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初,当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。由于薄硅片振动膜在压力下变形,会影响其表面的压敏电阻走线,这种变化可以把压力转换成电信号。后来的电路则包括电容感应移动质量加速计,用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪。
第二轮商业化出现于20世纪90年代,主要围绕着PC和信息技术的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪,而热式喷墨打印头现在仍然大行其道。
第三轮商业化可以说出现于世纪之交,微光学器件通过全光开关及相关器件而成为光纤通讯的补充。尽管该市场现在萧条,但微光学器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。
推动第四轮商业化的其它应用包括一些面向射频无源元件、在硅片上制作的音频、生物和神经元探针,以及所谓的'片上实验室'生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。
以下介绍几所在MEMS方向比较有特色的大学(研究所):
1.Carnegie Mellon University
做为全球首款采用CMOS技术的单芯片MEMS麦克风的创始者,卡内基梅隆大学电子工程教授Kaigham (Ken) Gabriel可谓是MEMS技术的先驱。他于2001年与人共同创立了Akustica公司,曾在美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室从事MEMS研究工作,并担任美国国防部先进研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)电子技术办公室主任,负责MEMS开发工作长达数年之久。由此可见,CMU在MEMS方向的实力绝对不容忽视,尤其是在麦克风上。
MEMS Lab at CMU:(网址:http://www.ece.cmu.edu/~mems/)
In the MEMS Laboratory, we are developing miniature sensor and actuator systems made using batch-fabrication processes, especially integrated-circuit fabrication processes. Research in this area is motivated by the potential to produce high-performance, low-cost, miniature sensors and actuators. Smart sensors are made by combining microstructures and circuits on a single silicon chip. Specific research areas of interest include nanometer-scale data storage, microsensors and microactuators, MEMS design tools, micromechanical component modeling, embedded microinstruments, and microrobotics.
2.Stanford University
加州的斯坦福大学,在研究开发MEMS技术和器件方面成绩斐然。该校与加州理工学院协作,研究开发脑细胞组织探针,并已证实MEMS器件具有再生某些神经细胞组织能力。另外,作为片上微仪器研究开发的重点内容之一,斯坦福大学证实,MEMS技术可以用于光刻工艺中。光刻片上MEMS仪器可能已经不是遥远的事了。斯坦福大学与位于加州米尔皮塔斯市的Lucas Nova-Sensor公司联手,一直在研究开发强有力的新微机械加工技术——深度活性离子刻蚀(DRIE)。这种技术将可能实现对硅作深度达200μm刻蚀,同时刻蚀出线宽小到20μm并接近理想状态的垂直墙,窄沟道及孔,而且可以保持高精度和较大的纵横尺寸比。这项技术成果将促进MEMS技术在生物医学领域的进一步应用。
http://www-tcad.stanford.edu/tcad/memscad/
3.Georgia Institute of Technology
佐治亚理工做为美国有名的理工科院校,在MEMS方面,尤其是体微加工上,比如DRIE,CVD,光电化学腐蚀等等,也是有着很深的造诣。
MEMS at Gatech:
Microelectromechanical Systems (MEMS) is the application of integrated circuit fabrication technology to the manufacture of micromechanical, optical, electrochemical and biosensor devices. It encompasses a wide range of engineering disciplines. An excellent introduction to MEMS is provided at the MCNC home page at www.mcnc.org and links to other MEMS sites can be obtained through the MEMS clearninghouse at http://mems.isi.edu.
4.其他像UC Berkeley、UIUC等工科牛校的MEMS研究应该都是很不错的,由于没有找到相关资料,就不详细叙述了。
5.其他我了解的有研究MEMS方向的学校:Geogre Washington University-about noise of micro-accelerometers
Clemson University- InTire sensor
Upenn- piezoelectric effect
6.来自33楼zingkov:其实在MEMS的科研领域里,UC Berkeley 的名气比别的大学高出不少。强如MIT, Stanford, Georgia Tech, UCLA, CMU 等也不得不承认Berkeley 是MEMS的老大。这二十年来,Berkeley Sensor & Actuator Center (BSAC, 创始人Richard Muller, MEMS 开山鼻祖之一) 培养出一大MEMS牛群;然后这些牛人们现在好多都在世界各大名校执教,科研上也纷纷闯出一片天了。随手就可以摘来几个大牛例子:Roger Howe (之前在CMU, 后来在MIT及Berkeley, 目前在Stanford), Yu-Chong Tai (Caltech), C.J. Kim (UCLA), Gary Fedder (CMU)... 另外一些MEMS大牛(也是从BSAC出来的)则被挖回来Berkeley做教授,包括 Clark Nguyen, Kristofer Pister, Lin Liwei, Ming Wu, Luke Lee 等。
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