應(yīng)用于MEMS的功能材料
功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能,特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng),能完成功能相互轉(zhuǎn)化,主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。MEMS所使用的功能材料大大拓寬了MEMS研究領(lǐng)域,提高和改善了MEMS器件和系統(tǒng)的性能,對實現(xiàn)特殊器件或者功能性器件做出了重大貢獻。
一、SOI材料
SOI (Silicon-on-Insulator)是一類較新的材料和結(jié)構(gòu) , SOI結(jié)構(gòu)綜合了體硅和SOI材料各自的優(yōu)點,具有部分絕緣和部分導(dǎo)電的特性。
二、壓電材料(PZT)
壓電材料在外界振動激勵作用生形變,引起材料內(nèi)部應(yīng)力的變化,其內(nèi)部電荷發(fā)生位移從而產(chǎn)生了電場。因當(dāng)壓電晶體受到應(yīng)力作用時,在它某些面上產(chǎn)生電 荷,且應(yīng)力與面電荷密度之間存在線形關(guān)系,這個現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。
三、(超)磁致伸縮材料
磁致伸縮是由于材料內(nèi)部磁化狀態(tài)的改變而引起的長度變化,反過來,如果鐵磁材料受到機械力作用時,其內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)變,從而產(chǎn)生應(yīng)力,將導(dǎo)致磁導(dǎo)率等 磁化狀態(tài)發(fā)生變化。這是磁致伸縮的逆效應(yīng),通常稱為壓磁效應(yīng)。
四、鐵電材料
鐵電材料具有很大的介電常數(shù)和壓電系數(shù),鐵電薄膜具有優(yōu)越的電極化特性、熱釋電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、聲光效應(yīng)、電光效應(yīng)、光折變效應(yīng)和非線性光學(xué)性質(zhì)等 一系列特殊性質(zhì)。因鐵電材料是具有特殊極性方向的晶體,由于沒有對稱中心,所以它具有壓電效應(yīng)。
五、形狀記憶合金材料(SMA)
形狀記憶合金是在外場(溫度場或電場)作用下發(fā)生馬氏體相變,能恢復(fù)大的塑性變形,并且其恢復(fù)力可對外做功。
六、巨磁阻抗材料
巨磁阻抗效應(yīng)(GMI)是指通有交流電流的軟磁材料在外磁場的作用下阻抗發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象。該效應(yīng)具有靈敏度高、反應(yīng)快和穩(wěn)定性好等特點,在傳感 器技術(shù)和磁記錄技術(shù)中具有應(yīng)用潛能。
七、金剛石
MEMS器件對材料的要求有別于半導(dǎo)體器件,硅基材料的缺點隨著應(yīng)用范圍擴展而日益顯示,比如硅基材料的抗磨、折彎、韌性差,還特別容易發(fā)生結(jié)構(gòu)粘 附現(xiàn)象。