单晶硅等效机械特性的实验研究(英文).pdf

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1、第25卷第8期传感技术学报V01．25No．82012年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．2012ExperimentalStudyontheEquivalentMechanicalPropertiesofSingleCrystalSiliconZHANGXu，Hao，XIA0Dingbang，HOUZhanqiang，WANGXinghua，WUXuezhong(CnUegeofMechanicalEngineeringandAutomation，NationalUniversityDeJknse

2、Technology，Changsha410073，Chin。)Abstract：SinglecrystalsiliconiswidelyusedintheMEMSdevices．Basedontheprinciple0fthee【】uivalentstiffness，singlemTstalsiliconissimplifiedasanisotropicmateria1．TheequivalentYoung’smodulusandthePoisson'sratiooftheslantedsiliconbeamwhichisfabricatedb

3、ymeansofanisotropicwetetchingaremeasuredusingafrequencyresponsetest．Atotalofeightgroupsofslantedbeamarefabricatedonthe(100)siliconwafer．Thewidthsofthebeamsrangefrom30Ixmto240matanintervalof301xm，whiletheratiosofthewidthtothethicknessrangefrom1／8～1atanintervalof1／8respectively

4、．ItisprovedthatthereisnocorrelationbetweentheequivalentYoung’smodulusandthedimensionsoftheanisotropicslantedbeam．However．theequivalentPoisson’srati0doesnot0n1vrelatetothecharacteristicsofthecrystalsilicon．butalsorelatetothedimensionsoftheslantedbeam．Basedontheexperimentalstud

5、y，theequivalentYoung’smodulusis170．51GPa~2．08GPa．TheequivalentPoisson’sratioisfittedwithpolynomialsinMatlab，andthepolynomialofdegree7coincideswiththemeasureddataexactly．Keywords：singlecrystalsilicon；equivalentYoung’smodulus；equivalentPoisson’sratio；siliconslantedbeam；resonant

6、frequencyresponsetestEEACC：7320Gdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．08．008单晶硅等效机械特性的实验研究：；：张旭，李浩，肖定邦，侯占强，王兴华，吴学忠(国防科学技术大学机电工程及自动化学院，长沙410073)摘要：单晶硅广泛应用于MEMS器件。根据等效刚度原理，单晶硅可以简化为各向同性材料。介绍了一种采用湿法腐蚀工艺加丁的倾斜硅梁，并利用频碍夏响应特性测试了其等效杨氏模量和等效泊松比采用(100)硅片制作了八组不同尺寸参数的倾斜硅梁。梁的宽度尺寸问隔为30lain，寸范用为30

7、m～240m，对应宽高比为1／8～1。实验结果证明了等效杨氏模量与倾斜梁尺寸无关，而等效泊松比不仅和单晶硅的特性相关，而且受倾斜梁尺寸的影响实验得到的等效杨氏模量为170．51GPa~2．08GPa对等效泊松比的测量结果在Matlab中进行了多项式拟合，7次拟合多项式已经与测试结果具有很好的一致性。关键词：单晶硅；等效杨氏模量；等效泊松比；倾斜硅梁；频率响应测试中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699f2012)08—1059—05Singlecrystalsiliconisthemostcommonlyusedcoefi

8、cienttensorasa6x6matrix．Itcanbeverifiedthatmaterialinthemicroelectro