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金剛石薄膜應(yīng)用潛力及關(guān)鍵技術(shù)研究

金剛石薄膜應(yīng)用潛力及關(guān)鍵技術(shù)研究: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2018-08-13

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1引言　　微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代，在過(guò)去的十幾年中取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，已經(jīng)成為當(dāng)今有廣泛應(yīng)用前景的重要高新技術(shù)之一，正逐漸實(shí)現(xiàn)從以實(shí)驗(yàn)室研究為主向工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)移。伴隨著新工藝、新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，各種新型MEMS器件層出不窮。出于對(duì)最終產(chǎn)業(yè)化的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，人們對(duì)器件壽命和可靠性的要求日益提高，促使研究者重新審視微機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料選擇問(wèn)題?！　∑駷橹?，MEMS器件所采用的電子材料可以分為兩類(lèi)：硅(基)和非硅材料。由于繼承了半導(dǎo)體工業(yè)的長(zhǎng)期技術(shù)積累，針對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)制造需求的體硅和表面硅微機(jī)械加工技術(shù)很早便形成了較為完整的微加工技術(shù)體系，因此，硅基MEMS器件成為主流，從而造成了硅(基)材料在MEMS材料體系中占據(jù)壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)地位。特別是作為微結(jié)構(gòu)材料的單晶硅、多晶硅薄膜和氮化硅等硅基化合物薄膜，他們?cè)诎雽?dǎo)體工業(yè)中都有較長(zhǎng)期的開(kāi)發(fā)使用歷史，相應(yīng)的加工技術(shù)也有豐富積累。雖然適合微機(jī)械結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)有其自身特點(diǎn)，但是仍然有很大部分可以利用或借鑒，所以，多數(shù)MEMS器件是基于硅材料設(shè)計(jì)的。此外，硅基MEMS材料與電路部分的材料兼容，便于實(shí)現(xiàn)整體集成制造，這進(jìn)一步強(qiáng)化了它的優(yōu)勢(shì)地位?！　〉?，MEMS器件對(duì)材料的要求畢竟有別于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，硅材料的缺點(diǎn)隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大而日益顯現(xiàn)，比如硅的抗彎折強(qiáng)度低和斷裂韌性差，抗磨損能力不強(qiáng)，還特別容易發(fā)生結(jié)構(gòu)粘附現(xiàn)象，所以，目前的MEMS器件中運(yùn)動(dòng)部件主要選擇往復(fù)形變，很少采取轉(zhuǎn)動(dòng)、接觸滑移等宏觀機(jī)械中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)方式。因此，開(kāi)拓硅之外的其他材料來(lái)源將會(huì)促進(jìn)MEMS技術(shù)的發(fā)展。除此之外，基于電磁、壓電、形狀記憶效應(yīng)等原理實(shí)現(xiàn)的微驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)也必須采用非硅材料構(gòu)造，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)MEMS器件的整體功能。事實(shí)上，隨著非硅材料三維微加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，鎳、銅、鐵鎳、鎳鈦、金、氧化鋁甚至金剛石薄膜等日益受到重視，已經(jīng)有越來(lái)越多的非硅材料被應(yīng)用于構(gòu)造MEMS器件，并在提升器件和系統(tǒng)工作能力方面發(fā)揮獨(dú)特的作用，其中金剛石薄膜是最具潛力的微機(jī)械結(jié)構(gòu)功能材料之一?！　VD金剛石薄膜的優(yōu)越物理化學(xué)特性早已廣泛為人所知，建立在其多方面優(yōu)良特性基礎(chǔ)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域包括切削工具的超硬涂層，揚(yáng)聲器振膜涂層，激光器和集成電路散熱片，X射線窗口材料，X射線掩膜版支撐材料，光學(xué)元件涂層等。被廣泛認(rèn)可具有潛在應(yīng)用前景而正在積極拓展的應(yīng)用領(lǐng)域包括高溫高功率半導(dǎo)體器件材料，冷陰極發(fā)射和顯示器件材料: 回答者：網(wǎng)友

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