納米梁諧振器的測試與表征方法研究.pdf

1、本論文在調研和分析NEMS測試技術研究現狀的基礎上，確定以一種重要的NEMS器件—納米梁諧振器為測試對象，以原子力顯微鏡(AFM)和顯微激光多普勒測振系統(tǒng)為測試平臺開展NEMS力學特性和動態(tài)特性技術的研究，并將測試結果作為評價NEMS加工工藝和器件性能的依據。論文主要完成了以下幾個方面的工作：
　　 1、從方法的類別、應用領域、研究現狀和發(fā)展趨勢等方面系統(tǒng)地調研了NEMS力學特性測試技術及動態(tài)特性測試技術的概況，分析和討論了NE

2、MS力學特性測試及動態(tài)特性測試在NEMS加工工藝評價中的重要性。
　　 2、針對廣泛應用的掃描電鏡和臺階儀測量納米厚度方法中存在的破壞性和近似性的局限性，提出了一種基于AFM的彎曲測試技術實現納米梁厚度精密測量的方法，使用單晶硅雙端固支梁為測試對象進行了厚度測量，并采用納米壓痕儀進行了比對測試。
　　 3、建立了雙端固支梁楊氏模量和殘余應力的彎曲測試模型，針對同一工藝流程下相同楊氏模量和殘余應力的雙端固支梁陣列，提出了將

3、拉曼頻移測試與AFM彎曲測試相結合的實驗方案，并將應力剛化理論應用到幾何非線性有限元分析中用于彎曲測試模型理論誤差的評價手段。
　　 4、建立了靜電激勵雙端固支梁的工藝相關電學模型、機械模型和下拉電壓模型，并全面分析了雙端固支梁結構的動態(tài)響應。
　　 5、建立了存在殘余應力的雙端固支梁的諧振頻率模型，并以顯微激光多普勒測振系統(tǒng)為實驗平臺測量了鎢-碳化硅雙層固支梁結構的幅頻響應特性，隨后采用數值迭代方法和有限元模態(tài)分析相結

4、合的實驗數據處理方案計算了測試結構的殘余應力分布，并對相應的加工工藝進行了評價。
　　 6、建立了AFM的輕敲力模型以及輕敲模式和輕敲力曲線模式下AFM測振系統(tǒng)的物理模型，在此基礎上論述了AFM測振方法的可行性和工作帶寬。以AFM為實驗平臺測量了鎢-碳化硅雙層固支梁器件的幅頻響應特性，將顯微激光多普勒測振系統(tǒng)的比對測試結果與AFM測振系統(tǒng)的物理模型計算結果相結合，對AFM輕敲模式和輕敲力曲線模式離面振動測試技術的測量誤差以及誤差