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MEMS薄膜材料热学参数测试结构研究开题报告.docx

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MEMS薄膜材料热学参数测试结构研究开题报告

一、选题背景及意义

微电子机电系统(MEMS)是由微米级机械和电力系统组成的集成电路,具有微小、低功耗、高速度、高灵敏度和高集成度的特点。在MEMS中,薄膜材料广泛应用于传感器、执行器和微处理器等领域。由于MEMS设备中薄膜材料的热学特性在性能中起着重要作用,因此了解和计算薄膜材料的热学参数是MEMS设备设计和制造的重要领域。

本研究将通过热学参数测试结构来研究薄膜材料,以及通过分析测试数据来推断薄膜材料的热学参数。这项研究将为MEMS设备的热学设计提供关键的数据,为MEMS设备的性能提升提供支持。

二、研究内容与方法

1.研究内容

本研究的主要内容包括:设计和制造出一种热学参数测试结构,在该结构中,将需要测试的薄膜材料置于热电偶和金属条之间,同时在薄膜材料上施加热量,测量热量的传输过程中的温度差。然后使用实验数据来分析和计算薄膜材料的热学参数,如热导率和热膨胀系数等。

2.研究方法

本研究将采用以下方法:

(1)确定测试结构的设计参数,包括薄膜材料的形状、尺寸和加热方式等;

(2)利用微加工技术制造测试结构,薄膜材料的制备则采用物理气相沉积(PVD)的方法;

(3)设计和制造一个控制系统,用于对测试结构施加恒定的加热功率;

(4)通过对加热测试结构进行温度测量和数据记录来获得测试数据,并对测试数据进行分析。

三、预期研究结果

1.设计并制造出MEMS薄膜材料热学参数测试结构,该结构能够测量薄膜材料的热导率和热膨胀系数;

2.通过分析测试数据,获得相关的热学参数,并进行数据的优化处理;

3.提供MEMS薄膜材料的热学参数数据,为MEMS设备的热学设计提供支持与指导。

四、进度与安排

本研究的时间安排预计为一年,具体进度如下:

第一阶段:确定测试结构设计参数和制造测试结构(2个月);

第二阶段:制备薄膜材料和设计控制系统(3个月);

第三阶段:进行测试和数据分析,计算薄膜材料的热学参数(4个月);

第四阶段:对实验数据进行优化处理、准备毕业论文(3个月)。

五、参考文献

1.朱鹏,微机电系统(MEMS)中薄膜材料的热特性研究[D].南京大学,2016.

2.HaoJ,CuiTY,HuangXW.Aneffectivemethodfordeterminingthethermalconductivityofthinfilmsusingamicro-thermocouple[J].JournalofMaterialsScience:MaterialsinElectronics,2019,30(4):3618-3624.

3.LiuJ,LiM,YaoY,etal.Measurementofthermalconductivityanddiffusivityofthinfilmsbythefrequency-domainthermoreflectancetechnique[J].MicroelectronicsJournal,2020,109.

4.MarconnetAM,YerciS,MinnichAJ,etal.ThermalandthermoelectricmeasurementsofpolysiliconandSiGethinfilms[J].JournalofAppliedPhysics,2010,108(9):093537.

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