微传感器与微执行器全书

第一章 概述
1. 微机械加工器件简介
2. 什么是换能器
3. 传感器与执行器系统的组成
4. 什么是微传感器和微执行器
5. 微机械加工在什么情况下才有意义
5. 1 尺度与性能
5. 2 降低成本问题
5. 3 微器件和微系统的复杂度
6. 要考虑的问题
7. 微传感器与微执行器的市场
7. 1 作为使能技术的微机械加工
7. 2 市场会爆发性地增长吗
8. 信息来源
8. 1 在线资源
8. 2 微传感器与微执行器的会议
8. 3 参考书与论文收集
8. 4 杂志
8. 5 学位论文
8. 6 专利
9. 结论
参考文献
第二章 微机械加工技术
1. 微机械加工技术的能力与局限性
2. 微机械加工材料
2. 1 衬底
2. 2 掺杂膜和掺杂材料
3. 微机械术语
4. 普通半导体的一般特性
4. 1 硅的机械特性
4. 2 硅与其他半导体材料的天然氧化物
4. 3 典型的硅片
5. 体 去除 加工
5. 1 硅湿法腐蚀
5. 1. 1 各向同性湿法腐蚀
5. 1. 2 各向异性湿法腐蚀
5. 2 砷化镓及其相关III-V族化合物的湿法腐蚀
5. 3 湿法腐蚀的电化学调节
5. 3. 1 p-n结腐蚀停止方法
5. 3. 2 光子注入电化学腐蚀
5. 4 多孔硅的形成
5. 5 其他湿法体腐蚀的技术及材料
5. 5. 1 多孔铝的各向异性湿法腐蚀
5. 5. 2 石英的各向异性湿法腐蚀
5. 5. 3 辅助离子注入湿法腐蚀
5. 5. 4 离子轨迹辅助损伤湿法腐蚀
5. 5. 5 单侧晶片腐蚀
5. 5. 6 通用湿法腐蚀概念
5. 6 气相干法腐蚀
5. 6. 1 二氟化氙腐蚀
5, 6. 2 卤间化合物腐蚀的化学性质
5. 6. 3 其他气相腐蚀方法
5. 7 等离子体／反应离子腐蚀
5. 7. 1 等离子腐蚀中依赖于掺杂物的各向同性
5. 7. 2 高深宽比干法腐蚀方法
5. 7. 3 可调整各向异性腐蚀工艺
5. 8 激光驱动体腐蚀工艺
5. 8. 1 激光穿孔
5. 8. 2 激光退火技术
5. 8. 3 激光驱动腐蚀法
6. 表面 添加 工艺
6. 1 薄膜工艺
6. 1. 1 微机械加工中的非金属薄膜
6. 1. 2 非金属薄膜的湿法腐蚀
6. 1. 3 非金属薄膜的干法腐蚀
6. 1. 4 金属薄膜的微机械加工
6. 1. 5 金属薄膜的湿法腐蚀
6. 1. 6 金属薄膜的干法腐蚀
6. 1. 7 搬移图形化工艺
6. 2 激光驱动沉积
6. 3 电沉积 电镀
6. 3. 1 电沉积原理
6. 3. 2 直流电镀
6. 3. 3 脉冲式电镀
6. 3. 4 电镀中的搅拌
6. 3. 5 黑金属层
6. 3. 6 无电极沉积
6. 3. 7 镀膜模板
6. 3. 8 无模板局部电镀
6. 4 选择性外延生长
7. 键合操作
7. 1 阳极键合
7. 1. 1 用沉积玻璃的阳极键合
7. 2 硅熔融键合
7. 3 其他键合技术
7. 4 键合复合工艺
8. 牺牲层工艺
8. 1 在湿分离时的黏附问题
8. 1. 1 在湿法腐蚀分离时的防粘接问题
8. 2 牺牲层工艺的例子
8. 2. 1 牺牲光刻电铸成型工艺 SLIGA
8. 2. 2 SIMOX牺牲层
8. 2. 3 气态牺牲层腐蚀
8. 2. 4 等离子体腐蚀有机牺牲层
8. 3 模板复制
8. 3. 1 用微机械模板浇注成型
8. 3. 2 电镀模板复制
8. 3. 3 基于CVD 化学气相沉积 的模板复制
8. 3. 4 陶瓷浆模板工艺
8. 3. 5 衬底模板上面的预成型
9. 密封空腔的形成
10. 表面修饰
11. 印刷与立体光刻
11. 1 丝网印刷技术
11. 2 转印技术
11. 3 用于印刷的粉末填充聚合物
11. 4 三维光刻
11. 5 转印立体生成技术
12. 其他微机械技术
12. 1 尖顶的形成
12. 1. 1 自封闭掩模技术
12. 1. 2 等离子体微掩模
12. 1. 3 湿腐蚀
12. 2 化学-机械抛光和平面化
12. 3 放电加工
12. 4 研磨粉加工
12. 5 精密机械力口工
12. 6 扫描探针加工
12. 7 热迁移
12. 8 光敏玻璃微机械加工
12. 9 聚焦离子束微机械加工
参考文献
第三章 力学传感器与执行器
1. 引言
2. 基本力学
2. 1 轴向应力和应变
2. 2 剪应力和剪应变
2. 3 泊松比
2. 4 常用微结构挠度方程
2. 4. 1 静态梁挠度方程
2. 4. 2 静态转矩方程
2. 4. 3 静态平板方程
2. 5 动态特性
2. 6 热噪声
3. 材料的力学特性
3. 1 材料失效
3. 2 通用材料问题
3. 3 薄膜的机械特性
3. 3. 1 应力测量
3. 3. 2 其他力学性能的测量
4. 基本的机械装置和结构
4. 1 平面旋转机械装置
4. 2 平面外微机械装置
4. 3 结构部件
4. 4 双稳态机械器件
4. 5 自组装
5. 力学传感器
5. 1 力传感器件
5. 1. 1 压阻和压电式应变传感器
5. 1. 2 压结效应
5. 1. 3 压电效应
5. 1. 4 电容式传感器
5. 1. 5 隧道式探测器
5. 2 微机械力学传感器
5. 2. 1 微机械应变计
5. 2. 2 加速度计
5. 2. 3 微机械陀螺
5. 2. 4 压力传感器
5. 2. 5 传声器
5. 2. 6 触觉传感器
5. 2. 7 生物学力传感器
6. 力学执行器
6. 1 执行器机理
6. 1. 1 静电激励
6. 1. 2 热执行器
6. 1. 3 形状记忆合金执行器
6. 1. 4 气动／水力激励
6. 1. 5 压电激励
6. 1. 6 磁执行器
6. 1. 7 化学执行器
6. 1. 8 混合执行器结构
6. 1. 9 生物执行器
7. 机械电路元件
7. 1 机械谐振器
7. 1. 1 悬臂梁谐振器
7. 1. 2 侧面谐振器
7. 1. 3 膜谐振器
7. 2 机械继电器和RF开关
7. 2. 1 通用继电器
7. 2. 2 射频开关和开关电路
参考文献
第四章 光学传感器与执行器
1. 概述
1. 1 光谱
1. 2 光学传感器与执行器相关计量单位
1. 3 黑体辐射
2. 光学传感器
2. 1 光学传感器的类型
2. 1. 1 光学探测基本原理
2. 1. 2 直接光电传感器
2. 1. 3 间接光学传感器
2. 1. 4 光电探测器的主要参数
2. 2 直接光电传感器
2. 2. 1 半导体中的光吸收
2. 2. 2 光学传感器的带结构
2. 2. 3 量子效率
2. 2. 4 光电发射传感器
2. 2. 5 光导传感器
2. 2. 6 结型光电检测器
2. 2. 7 电容式光电传感器
2. 3 间接光学传感器
2. 3. 1 热电式探测器
2. 3. 2 辐射热测量器
2. 3. 3 热电偶
2. 3. 4 红外线指示器
2. 3. 5 磷和其他间接光传感器
2. 3. 6 间接光微传感器的比较
2. 4 生物光学传感器
2. 4. 1 人类视觉转导结构
2. 4. 2 基本视觉转导机理
3. 光执行器
3. 1 光发射
3. 1. 1 发光二极管
3. 1. 2 硅发光二极管
3. 1. 3 有机发光二极管
3. 1. 4 气体和固体激光器
3. 1. 5 微机械白炽灯
3. 1. 6 等离子气体光源
3. 1. 7 场致发光源
3. 1. 8 场致发射显示
3. 1. 9 生物发光 荧光
3. 2 光调制器
3. 2. 1 液晶显示
3. 2. 2 反射微机械光调制器
3. 2. 3 透射型微力学光调制器
3. 2. 4 其他光调制器
4. 微机械光学结构
4. 1 微机械光纤耦合器
4. 2 微机械反射器件
4. 2. 1 固定微镜
4. 2. 2 可定位微镜
4. 3 微机械传导元件
4. 3. 1 光波导
4. 3. 2 镜头
4. 4 滤光镜和光谱分析仪
4. 4. 1 干涉滤光镜
4. 4. 2 法布里-珀罗滤波器
4. 4. 3 机械式可调IR滤波器
4. 4. 4 分光仪
4. 5 集成光学系统
4. 5. 1 集成自由空间光学系统
参考文献
第五章 电离辐射传感器
1. 引言
1. 1 辐射测量单位
1. 2 辐射的类型
1. 2. 1 a放射
1. 2. 2 B放射
1. 2. 3 r放射和X放射
1. 2. 4 中子射线
2. 电离探测器
3. 闪烁探测器
4. 直接固态辐射探测器
4. 1 集成探测器阵列
5. 其他探测器类型
5. 1 转换型传感器
5. 2 切伦科夫效应探测器
5. 3 热探测器
5. 4 MOS门电压探测器
5. 5 热发光式探测器
5. 6 平行光管
6. 辐射对电子仪器的影响
7. 辐射对生物的影响
参考文献
第六章 热传感器与执行器
1. 概述
2. 温度的测量
2. 1 基本术语
2. 2 热传递方式
2. 2. 1 传导
2. 2. 2 对流
2. 2. 3 辐射
2. 3 非接触温度测量法
2. 4 热-机械传感器
2. 5 热阻传感器
2. 5. 1 热阻效应
2. 5. 2 简单的薄膜热阻变换器
2. 5. 3 热变电阻器
2. 5. 4 半导体热阻变换器和热变电阻器
2. 5. 5 热阻传感器自加热现象
2. 5. 6 接口电路
2. 6 热电偶
2. 7 基于结的热传感器
2. 7. 1 二极管温度传感器
2. 7. 2 晶体管温度传感器
2. 8 其他热学传感器
2. 8. 1 声学温度传感器
2. 8. 2 石英与其他谐振温度传感器
2. 8. 3 隧道型温度传感器
2. 9 生物热传感器
3. 热学执行器
3. 1 焦耳-汤普森致冷器
3. 2 其他的液体致冷剂
3. 3 珀尔帖效应热泵
4. 热传感器／执行器组合
4. 1 热稳定电路
4. 2 温度交流／有效值变换器
5. 热气体压力传感器
6. 热流传感器
7. 其他类型的温度传感器
7. 1 微机械量热计
7. 2 露点 热 湿度传感器
7. 3 热学电磁混频器
参考文献
第七章 磁和电磁传感器与执行器
1. 引言
1. 1 术语与定义
2. 磁现象
2. 1 霍尔效应
2. 2 物理磁阻效应
2. 3 几何磁阻效应
2. 4 巨磁阻效应
2. 5 磁光效应
2. 6 磁各向异性
2. 6. 1 形状的各向异性
2. 6. 2 压力的各向异性
2. 6. 3 晶体的各向异性
2. 7 磁畴
3. 磁传感器
3. 1 霍尔效应传感器
3. 1. 1 平板式霍尔电压传感器
3. 1. 2 电压偏移的问题
3. 1. 3 霍尔板的双极型工艺
3. 1. 4 MOS霍尔板
3. 1. 5 非硅霍尔板材料
3. 1. 6 磁二极管
3. 1. 7 磁晶体管
3. 1. 8 漏极分裂磁金属氧化物半导体场效应管
3. 1. 9 在集成电路中的霍尔器件
3. 2 载流子磁畴磁力计
3. 3 磁通门磁力计
3. 4 隧道磁力计
3. 5 隧道二极管磁传感器
3. 6 真空电子磁传感器
3. 7 超导量子干涉磁力计
3. 8 其他磁传感器
3. 9 生物学磁传感器
4. 磁执行器
4. 1 磁场执行器
4. 2 磁致伸缩执行器
4. 3 磁器件制造技术
4. 4 带有驱动线圈的磁执行器
4. 4. 1 电镀磁线圈
4. 4. 2 导线键合磁线圈
4. 4. 3 外部绕制的磁线圈
4. 5 外加磁场的磁执行器
4. 6 磁式微型马达
4. 7 涡流探伤传感器
4. 8 共振磁传感器
4. 9 磁读／写头
4. 9. 1 存储装置的磁头
4. 9. 2 磁墨打印头
4. 10 磁泡存储器
5. 微机械电磁器件
5. 1 无源元件和电路
5. 2 微机械的其他RF应用
参考文献
第八章 化学和生物传感器与执行器
1.
引言
2.
化学传感器
2. 1 无源化学传感器
2. 1. 1 电阻化学传感器
2. 1. 2 电容化学传感器
2. 1. 3 化学机械传感器
2. 1. 4 测热传感器
2. 1. 5 金属氧化物气体传感器
2. 2 基于功函数的传感器
2. 2. 1 ADFET气体传感器
2. 2. 2 铂基氢传感器
2. 2. 3 离子灵敏FET ISFET和CHEMFET
2. 3 电化学传感器
2. 3. 1 离子电容
2. 3. 2 电荷转移：电阻机理
2. 3. 3 扩散电阻和沃伯格阻抗
2. 3. 4 基本电极电路模型
2. 3. 5 使用微电极的电化学感测
2. 4 声波传感器
2. 5 生物传感器
2. 5. 1 共振生物传感器
2. 5. 2 光检测生物传感器
2. 5. 3 热检测生物传感器
2. 5. 4 ISFET生物传感器 CHEMFETs
2. 5. 5 其他基于pH的生物传感器
2. 5. 6 电化学检测生物传感器
2. 5. 7 CMOS可兼容生物传感器加工工艺
2. 5. 8 其他生物传感器技术
2. 6 生物分子增益机理
2. 7 利用传感器阵列提高选择性
2. 8 组合阵列
2. 9 生物化学传感器
2. 9. 1 生物味觉传感器
2. 9. 2 生物味觉传感器
3. 化学执行器
3. 1 电化学机械执行器
3. 2 聚合体机械执行器
3. 3 薄膜电池
4. 生物电子接口器件
4. 1 神经系统穿透探针
4. 2 再生神经电极
4. 3 培养细胞系统
4. 3. 1 培养系统的表面改良
5. 混合生物传感器
参考文献
第九章 微流体器件
1. 概述
1. 1 基本的流体特性和方程
1. 2 流动的类型
1. 3 微结构中的气泡和粒子
1. 4 毛细作用力
1. 5 流阻
1. 6 流体的容量
1. 7 流体感应系数
2. 流体管道
2. 1 微机械管道
2. 2 表面微机械管道
2. 3 其他的管道类型和系统途径
3. 流体管道的应用
3. 1 混合器
3. 1. 1 层流混合器
3. 1. 2 羽毛状混合器
3. 1. 3 主动式混合器
3. 2 基于扩散的萃取器
3. 3 流体放大器和逻辑器
4. 流体传感器
4. 1 流动传感器
4. 2 黏度／密度传感器
4. 3 其他流体传感器
5. 阀
5. 1 无源阀
5. 2 有源阀
5. 2. 1 气动阀致动
5. 2. 2 热气动阀致动
5. 2. 3 相变阀致动
5. 2. 4 固体热膨胀阀致动
5. 2. 5 压电阀执行机构
5. 2. 6 静电阀致动
5. 2. 7 电磁执行阀
5. 2. 8 双稳阀结构
6. 泵
6. 1 气泡泵
6. 2 膜片泵
6. 3 扩散泵
6. 4 旋转泵
6. 5 电水力泵
6. 5. 1 注入型EHD泵
6. 5. 2 非注入型EHD泵
6. 6 电析／电泳泵
6. 7 超声泵
6. 8 真空泵
7. 液滴发生器
8. 其他器件
8. 1 用微器件的宏观流动控制
8. 2 微粒过滤器和捕获器
9. 微流量系统的问题
9. 1 连接器
9. 2 封装／系统集成
9. 3 可回收或一次性器件的设计
10. 集成化学分析系统
10. 1 化学分析的衡量问题
10. 2 气体色谱系统
10. 3 液体色谱系统
10, 4 电泳系统
10. 5 细胞融合器件
10. 6 DNA放大 PCR 系统
10. 7 多功能流量系统
11. 生物流体系统
11. 1 生物流管
11. 2 生物阀
11. 2. 1 被动生物阀
11. 2. 2 主动生物阀
11. 3 生物泵
参考文献
索引
后记