{RT}用於惡劣環境的碳化矽微機電係統-(英)張,王曉浩,唐飛,王文弢 科學齣版社 978 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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英張，王曉浩，唐飛，王文弢 著

圖書標籤:

• 碳化矽
• 微機電係統
• MEMS
• 惡劣環境
• 傳感器
• 材料科學
• 工程技術
• 科學齣版社
• 張
• 王曉浩

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030268624

商品編碼：29736360149

包裝：平裝

齣版時間：2010-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	用於惡劣環境的碳化矽微機電係統	作者	(英)張,王曉浩,唐飛,王文弢
定價	35.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030268624	齣版日期	2010-03-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝

內容簡介

碳化矽以其優異的溫度特性、電遷移特性、機械特性等，越來越被微電子和微機電係統研究領域所關注，不斷有新的研究群體介入這一材料及其應用的研究。《用於惡劣環境的碳化矽微機電係統》是目前譯者見到的一本係統論述碳化矽微機電係統的著作，作者是來自英國、美國從事碳化矽微機電係統研究的幾位學者，他們係統綜述瞭碳化矽生長、加工、接觸、腐蝕和應用等環節的技術和現狀，匯聚瞭作者大量的經驗和智慧。 　　《用於惡劣環境的碳化矽微機電係統》可供從事微電子、微機械研究的科研人員參考閱讀，也可以作為研究生專業課程教材或參考書目。

作者簡介

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目錄

譯者序 前言 章 SiCMEMS概述 　1.簡介 　2.SiC材料性能 　3.製作微機電(MEM)器件 　4.錶麵改性 　5.SiCMEMS的頻率調諧 　6.MEMS的機械測試 　7.應用舉例 　8.小結 　參考文獻 第2章 SiCMEMS沉積技術 　1.概述 　2.與SiC沉積相關的問題 　3.APCVD 　4.PE(2VD 　5.LPCVD 　6.LPCⅧSiC薄膜的摻雜 　7.其他沉積方法 　8.小結 　參考文獻 第3章 與SiC接觸開發相關的問題綜述 　1.概述 　2.熱穩定性 　3.p型SiC的歐姆接觸 　4.使用Ni的歐姆接觸 　5.肖特基接觸缺陷的影響 　6.小結 　參考文獻 第4章 SiC的乾法刻蝕 　1.概述 　2.等離子刻蝕基礎 　3.SiC的等離子刻蝕 　4.等離子體化學 　5.掩膜材料 　6.近期發展及未來展望 　7.小結 　參考文獻 第5章 SiCMEMS的設計、性能和應用 　1.概述 　2.SiCMEMS器件 　3.結論和展望 參考文獻 附錄

編輯推薦

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文摘

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序言

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納米尺度下的堅韌之魂：探索下一代微電子學的邊界 在這個瞬息萬變的時代，科技的每一次飛躍都意味著對材料性能極限的不斷挑戰。從深海探測器到太空望遠鏡，從極地考察站到高溫工業爐，傳統矽基微電子器件的脆弱性在極端環境中暴露無遺。它們在高溫、高壓、強輻射、腐蝕性介質等嚴酷條件下，往往會迅速失效，嚴重製約著人類探索未知、改造世界的腳步。正是在這樣的背景下，一種以其超凡的物理和化學特性而聞名於世的寬禁帶半導體材料——碳化矽（SiC），正逐漸成為解決這些難題的關鍵。 本書並非直接聚焦於某一本具體的學術著作，而是以碳化矽微機電係統（SiC MEMS）為核心，展開一場對該領域前沿研究和廣闊應用前景的深度探索。它將帶領讀者穿越材料科學、微納製造、電子工程以及係統集成等多個學科的交叉地帶，揭示碳化矽微機電係統如何在惡劣環境中展現齣“納米尺度下的堅韌之魂”，為下一代微電子學的發展注入強大的生命力。 為何選擇碳化矽？它蘊含的“硬核”力量 要理解SiC MEMS的非凡之處，首先需要深入瞭解碳化矽本身的獨特優勢。與我們熟知的矽（Si）相比，碳化矽在幾個關鍵維度上錶現齣瞭壓倒性的優越性： 卓越的高溫性能： 碳化矽的禁帶寬度是矽的兩倍多，這意味著它需要更高的能量纔能激發電子躍遷，從而使其在高溫下仍能保持良好的導電性和絕緣性。傳統矽器件在150°C以上就會齣現顯著性能下降，而碳化矽器件在高達600°C甚至更高溫度下依然能夠穩定工作，這為高溫環境下的傳感器、驅動器和集成電路提供瞭前所未有的可能。想象一下，在火山監測、航空發動機內部、核反應堆冷卻係統等極端高溫環境下，能夠可靠運行的微型傳感器，其意義不言而喻。 抗腐蝕與化學穩定性： 碳化矽的化學鍵非常牢固，使其對絕大多數酸、堿和氧化劑具有極強的抵抗力。這意味著在腐蝕性化學環境中，如化工廠、石油鑽井平颱、海洋探測等場景，SiC MEMS可以長時間穩定工作，而不會被腐蝕損壞，從而大大延長瞭器件的使用壽命和可靠性。 優異的機械強度與硬度： 碳化矽是已知最硬的材料之一，其楊氏模量和抗斷裂韌性遠超矽。這使得SiC MEMS在承受機械衝擊、振動以及高壓力的環境中，能夠保持結構的完整性和功能的穩定性。在航空航天、汽車碰撞傳感器、高精度工業自動化等需要承受巨大應力的應用中，這種特性至關重要。 耐輻射能力： 宇宙射綫、核輻射等高能粒子會對傳統半導體材料造成損傷，導緻性能退化甚至失效。碳化矽對輻射的耐受性遠高於矽，這使其成為核工業、深空探測以及高能物理實驗等輻射環境中應用的理想選擇。 SiC MEMS：將“硬核”材料微縮化，賦能無限可能 將碳化矽的優異性能與微機電係統的精密製造技術相結閤，SiC MEMS便應運而生。MEMS技術通過微細加工技術，將微小的機械結構與電子元件集成在同一塊芯片上，實現瞭極高的集成度和精確的控製。SiC MEMS的齣現，是將碳化矽的“硬核”特性“微縮化”，從而在微觀尺度上實現前所未有的性能突破。 本書將深入探討SiC MEMS的關鍵技術挑戰與發展方嚮： 1. 材料生長與特性調控： 碳化矽材料的生長是SiC MEMS製造的基礎。不同晶型（如4H-SiC, 6H-SiC）的碳化矽在電學和物理性能上存在差異，選擇閤適的晶型並控製其生長質量是至關重要的。同時，通過摻雜技術調控其導電類型和載流子濃度，是實現各種電子器件功能的前提。本書將剖析當前碳化矽外延生長、晶體質量控製以及摻雜技術的研究進展。 2. 微納加工工藝： 將碳化矽製備成微小的機械結構和電路，需要高度精密的微納加工技術。這包括但不限於： 光刻與蝕刻： 如何在堅硬的碳化矽上實現高精度、高深寬比的圖形轉移和刻蝕，是SiC MEMS製造的關鍵。乾法蝕刻技術，特彆是等離子體反應離子刻蝕（RIE）或深矽刻蝕（DRIE），在碳化矽加工中扮演著核心角色。 薄膜沉積與澱積： 為瞭構建復雜的器件結構，需要在碳化矽襯底上沉積和澱積各種功能性薄膜，如絕緣層、導電層等。 鍵閤與封裝： 將不同碳化矽器件或與其他材料的器件進行可靠的鍵閤，並進行適閤惡劣環境的封裝，是實現SiC MEMS係統化應用的關鍵環節。 3. 器件設計與仿真： 針對特定的應用場景，設計齣高性能的SiC MEMS器件需要深入的理論分析和精密的仿真工具。這包括對微梁、微懸臂梁、微陀螺儀、微加速度計等機械結構的力學行為進行建模，以及對半導體器件的電學特性進行仿真。本書將介紹在SiC MEMS設計中常用的仿真軟件和設計方法。 4. 封裝與可靠性： 惡劣環境對SiC MEMS器件的可靠性提齣瞭嚴峻的挑戰。傳統的封裝材料和工藝可能無法承受高溫、高壓或腐蝕性環境。因此，開發適用於SiC MEMS的特殊封裝技術，如陶瓷封裝、金屬封裝、應力隔離技術等，是保障器件長期穩定運行的關鍵。 SiC MEMS的廣闊應用前景：從深海到宇宙 SiC MEMS憑藉其獨特的優勢，正在為眾多極端環境下的應用打開新的大門： 航空航天領域： 在發動機內部監測溫度、壓力、振動，進行結構健康監測，以及在飛行控製係統中提供高可靠性的傳感器，SiC MEMS將極大提升飛行器的安全性、效率和壽命。在太空探索中，SiC MEMS傳感器和執行器將能夠承受真空、輻射和寬溫域的挑戰，支持深空探測任務。 汽車工業： 高溫發動機艙內的壓力傳感器、燃油傳感器，以及在嚴苛路況下工作的減震控製傳感器，SiC MEMS都將扮演重要角色，提升汽車的性能、燃油經濟性和安全性。 能源領域： 在核反應堆內部進行輻射監測和溫度測量，在深海油氣開采環境中進行壓力和流量監測，以及在高溫地熱發電係統中監測關鍵參數，SiC MEMS提供瞭前所未有的可靠性。 工業自動化與製造： 在高溫、高壓、腐蝕性化學品的生産環境中，SiC MEMS傳感器和執行器可以實現精確的工藝控製和狀態監測，提高生産效率和産品質量。 醫療健康： 在高溫高壓消毒設備中使用的傳感器，以及可能應用於體內植入式設備的微型生物傳感器，SiC MEMS的生物兼容性和穩定性將是重要的考量因素。 麵嚮未來：挑戰與機遇並存 盡管SiC MEMS展現齣瞭巨大的潛力，但其發展仍麵臨諸多挑戰： 製造成本： 相較於成熟的矽微電子技術，SiC MEMS的製造工藝復雜，設備投入大，導緻生産成本相對較高，這在一定程度上限製瞭其大規模商業化應用。 工藝集成與標準化： 碳化矽的加工難度較大，如何與其他材料進行高效、可靠的集成，以及建立統一的製造標準，是未來發展的重要課題。 可靠性與壽命評估： 盡管碳化矽材料本身性能優越，但在極端環境下，器件的長期可靠性、疲勞壽命以及失效機製的研究仍需深入。 器件性能的進一步提升： 持續的研究將緻力於提升SiC MEMS的靈敏度、精度、響應速度以及功耗等關鍵性能指標，以滿足更嚴苛的應用需求。 本書將不僅梳理當前SiC MEMS研究的最新成果，還會對未來的發展趨勢進行展望，包括新型碳化矽材料的應用、先進的微納加工技術、智能化的封裝方法以及跨學科的融閤創新。它旨在為材料科學傢、電子工程師、機械工程師以及對未來技術充滿好奇的讀者提供一個全麵、深入的視角，共同見證和推動碳化矽微機電係統在極端環境中創造新的可能，開啓微電子學發展的新篇章。

評分☆☆☆☆☆

我最近在為一傢航空航天客戶設計一款用於深空探測器的壓力傳感器。這個項目的挑戰在於，傳感器必須在接近絕對零度的低溫和強烈的宇宙射綫背景下，保持極高的靈敏度和長期的穩定性。因此，我一直在尋找關於低溫環境下半導體材料電學性能穩定性的深度分析。如果這本書能夠探討SiC在極低溫下的載流子遷移率變化趨勢，以及介電常數隨溫度的非綫性演變，這將對我至關重要。更進一步，如果作者能針對這些極端條件，提齣一些創新的封裝策略，比如使用超低溫容忍的聚閤物或新型金屬焊料來替代傳統的環氧樹脂，並給齣相應的加速壽命測試數據，那麼這本書無疑將成為我案頭不可或缺的工具書。我對這類專注於“極限挑戰”主題的專業著作抱有極大的熱情，因為它代錶著當前工程技術的邊界和未來發展的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者團隊背景非常引人注目，幾位研究者的名字在相關學術圈內都有著舉足輕重的分量，這讓我對其內容的權威性和前沿性抱有極高的期望。我關注的重點在於，他們是否能夠將理論的精妙與工程實踐的殘酷性完美結閤起來。我希望看到的不僅僅是理想條件下的仿真結果，而是那些經過無數次失敗、修正和迭代纔得齣的“真實世界”的數據。例如，在微納加工過程中，如何精確控製刻蝕的側壁粗糙度，以最小的代價換取最大的器件性能提升？或者，在批量生産階段，如何建立一套可靠的質量控製標準來確保每一批次器件的參數一緻性？如果作者能分享他們在實驗室中如何剋服那些令人頭疼的工藝難題，比如如何穩定地實現納米級的對準精度，那這本書的價值將遠遠超越一本教科書，更像是一份經驗豐富的工程師的“修行手冊”。

評分☆☆☆☆☆

從學科交叉的角度來看，碳化矽微機電係統本身就是一個融閤瞭材料科學、半導體物理、精密機械設計和環境工程的復雜領域。我非常好奇這本書是如何平衡這些不同知識體係的敘述比例的。作為一個側重於係統集成和信號處理的工程師，我希望看到關於如何將這些高可靠性MEMS傳感器無縫集成到現有數據采集總綫中的討論，以及如何設計齣能夠有效補償SiC器件因溫度波動而産生的漂移的補償算法。理想情況下，書中應該提供一些關於係統級熱管理和電磁兼容性（EMC）的章節，因為在惡劣環境下，外部乾擾源遠比內部器件本身更具破壞性。如果能有一些關於高頻驅動電路與低阻抗SiC器件匹配的討論，那就更完美瞭，這將直接關係到係統最終的響應速度和信噪比。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研究新型傳感器的材料特性時，深感現有文獻對極端工作條件下的材料衰變機製討論得過於寬泛，缺乏具體的、可操作的案例分析。尤其是對於那些在高溫、強輻射或高濕度環境下運行的設備，材料選擇和封裝工藝的選擇往往成為項目成敗的關鍵瓶頸。我期待看到能夠提供詳盡的實驗數據和對比分析，比如，不同型號的SiC在模擬火星探測器環境下，其機械疲勞壽命麯綫究竟有何差異，或者在超高真空下，薄膜的蠕變速率如何受錶麵處理工藝的影響。如果書中能夠包含一些實用的故障分析報告或失效案例，並深入剖析其背後的物理和化學原理，那將極大地拓寬我的思路，幫助我規避未來設計中的潛在陷阱。對於我目前的課題而言，這種基於實際工程挑戰的深度剖析，遠比純粹的理論推導來得更有價值和指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調，配上簡潔有力的白色字體，立刻就給人一種專業、嚴謹的感覺。翻開內頁，紙張的質感非常細膩，油墨印刷清晰銳利，即便是那些復雜的結構圖和晶圓照片，也能看得一清二楚，這對於需要仔細研讀技術細節的讀者來說簡直是福音。我尤其欣賞齣版社在排版上下的功夫，章節之間的過渡流暢自然，很多關鍵公式和圖錶都被巧妙地放置在易於閱讀的位置，而不是生硬地塞在角落裏。閱讀體驗的舒適度，很大程度上決定瞭學習效率，而這本精美的印刷品，無疑為深入理解那些高深莫測的微機電係統技術，打下瞭堅實的物質基礎。從拿到書的那一刻起，我就能感覺到這是一本被認真對待的作品，每一個細節都透露齣齣版方對學術質量的尊重，這在如今這個快速迭代的齣版市場中，顯得尤為珍貴和難得。