P型硅纳米梁压阻特性实验研究

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纳机电系统(NEMS)从微机电系统(MEMS)发展而来,NEMS器件相比MEMS器件具有更高的谐振频率和Q值,更高的灵敏度,更高的集成度,更低的功耗。因而具有很大的发展潜力。在超小力、位移探测,生化检测,光学控制,射频通信等领域都有很广阔的应用前景。   单晶硅是现代微电子工艺的主要原材料,为了能更好的利用现有的工艺线,所以大部分NEMS器件都是在硅材料上制作的。由于双端固支梁相比悬臂梁在工艺上成品率更高,而且更容易获得较高的谐振频率,所以本文选择基于硅材料的双端固支梁作为研究对象。   首先利用AFM施加集中载荷使梁弯曲,利用半导体参数测试仪测量梁在弯曲时的电阻值,然后根据梁上所受力与梁应变之间的关系式,求出梁的应变,接着利用应变和电阻改变量之间的依赖关系,计算得出纳米梁的压阻系数。测试样品是实验室现有的硅双端固支压阻梁。但是由于在压阻区域设计上存在瑕疵.导致实验失败。本文根据计算得出的梁上应力分布,重新设计了压阻梁,避免了由于全掺杂引起的不同区域压阻变化互相抵消的现象。   本文最后测量了压阻梁的动态特性,分别使用三种方法测量了纳米压阻梁的谐振频率,并把通过不同方法测得的频率值和理论值进行了比较分析,总结了各种方法的优点和不足。通过比较分析,我们认为在器件尺寸进入到纳米级别以后,利用压阻拾振具有对实验设备要求低,方便快捷,制作工艺简单等优点。
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