硅纤毛/纳米膜一体化集成的MEMS矢量水听器结构设计与工艺制备

发布时间：2025-07-08 22:16

　　矢量水听器由于体积小、重量轻、布放方便,特别适合于声呐浮标的使用要求,然而,针对目前水听器纤毛粘接方式一致性差、对准精度不高的问题,本文提出了硅纤毛一体化工艺制备,通过深硅刻蚀机刻蚀SOI片背面衬底硅,刻蚀出硅纤毛柱体结构,半导体工艺精度保证了高的一致性和精度;针对目前水听器芯片尺寸较大的问题,提出利用硅纳米膜压敏单元,在保证灵敏度和频响的情况下,实现十字梁结构尺寸的减小,同时由于硅纤毛的引入,水听器芯片整体尺寸得以大幅减小。本文首先介绍了MEMS二维矢量水声传感器的研究背景和国内外研究现状,分析了矢量水声传感器的工作原理。在此基础上,本文提出了基于硅纤毛/硅纳米膜的MEMS二维矢量水声传感器结构,分析在完全耗尽状态下多数载流子浓度分布,推导硅纳米膜电导率与表面势的关系,建立基于表面耗尽机制的巨压阻模型;研究MEMS二维矢量水声传感器一体化制备方法,实现硅纳米膜敏感单元、二氧化硅四梁结构、硅纤毛的集成制备;建立一套MEMS二维矢量水声传感器工艺流程。分析在制备过程中出现的问题的原因,针对出现的问题进行了单步工艺验证,最终实现了对硅纤毛与硅纳米膜结构进行了完整的制备。最后,利用扫描电子显微...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1美国AN/SSQ系列声纳浮标左右舷模糊是海洋测试中常见的问题，越来越受到人们的关注，美国研制出了三维

图1.1美国AN/SSQ系列声纳浮标是海洋测试中常见的问题，越来越受到人们的关注，美国器，如图1.2所示，并将其应用在SURTASS拖曳线阵中年，美国又将声压阵与矢量阵组合起来形成拖曳线阵[13-14]研制的Swallow浮标，该系统对于舰船辐射噪声比的增益....

图1.2三维同振型矢量水听器

如图1.2所示，并将其应用在SURTASS拖曳线阵中，美国又将声压阵与矢量阵组合起来形成拖曳线阵[13-1制的Swallow浮标，该系统对于舰船辐射噪声比的增益

图1.3低频同振球形矢量水听器

stics[20]。有矢量水听器研究理量水听器，如图1.3所示。研究，可以提高10～20dB，充分说明

图1.4同振柱型矢量水听器

压通道灵敏度为-191dB，振速通道声压灵敏度为-185.5dB@1kHz。在最近几科研机构也开始了对光纤矢量水听器的研究，中国科学院声学所和国防科技制了一种光纤矢量水听器，如图1.5所示，该水听器的工作带宽为80～1250H为（-159.7±2）dB（0dB=1r....

本文编号：4056695