用于恶劣环境的碳化硅微机电系统 9787030268624 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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英张，王晓浩，唐飞，王文弢 著

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• 科学出版社
• 9787030268624
• 工程技术

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030268624

商品编码：29876089977

包装：平装

出版时间：2010-03-01

基本信息

书名：用于恶劣环境的碳化硅微机电系统

定价：35元

作者：(英)张,王晓浩,唐飞,王文弢

出版社：科学出版社

出版日期：2010-03-01

ISBN：9787030268624

字数：154000

页码：121

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.640kg

编辑推荐

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内容提要

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碳化硅以其优异的温度特性、电迁移特性、机械特性等，越来越被微电子和微机电系统研究领域所关注，不断有新的研究群体介入这一材料及其应用的研究。《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》是目前译者见到的一本系统论述碳化硅微机电系统的著作，作者是来自英国、美国从事碳化硅微机电系统研究的几位学者，他们系统综述了碳化硅生长、加工、接触、腐蚀和应用等环节的技术和现状，汇聚了作者大量的经验和智慧。
　　《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》可供从事微电子、微机械研究的科研人员参考阅读，也可以作为研究生专业课程教材或参考书目。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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先进材料与精湛工艺的融合：高性能微机电系统的新篇章 在当今科技飞速发展的时代，高性能微机电系统（MEMS）作为实现智能化、集成化和微型化的关键技术，正以前所未有的速度渗透到各个领域。从航空航天、汽车工业到医疗健康、消费电子，MEMS的应用无处不在，其对性能、可靠性和耐用性的要求也日益严苛。然而，传统的MEMS材料和制造工艺在面对极端温度、高压、腐蚀性介质以及强辐射等恶劣环境时，往往显得力不从心，性能衰减甚至失效。 本书正是聚焦于这一挑战，深入探讨了在恶劣环境下实现MEMS系统高性能运行的创新解决方案。我们不再局限于常见的硅基MEMS，而是将目光投向了一种极具潜力的先进材料——碳化硅（SiC）。碳化硅以其卓越的物理化学特性，如极高的硬度、优异的耐高温性能、出色的耐腐蚀性、宽禁带半导体特性以及高热导率，使其成为构建能够在极端条件下稳定工作的MEMS器件的理想选择。 本书将带领读者穿越一个由先进材料科学和精湛微纳制造工艺共同谱写的科学探索之旅。我们将从碳化硅材料本身的奥秘入手，详尽阐述其独特的晶体结构、电子特性以及在不同温度、压力和化学环境下表现出的稳定性。读者将了解到，碳化硅并非单一的材料，而是拥有多种晶型，不同晶型的碳化硅在微观层面存在显著差异，这些差异直接影响着最终器件的性能。我们将深入剖析不同晶型碳化硅在MEMS应用中的优势与劣势，为选择最适合特定恶劣环境的材料提供科学依据。 随后，本书将重点聚焦于碳化硅微机电系统的关键设计理念和制造工艺。与硅基MEMS相比，碳化硅的加工难度更大，需要更为精密的制造技术。我们将详细介绍当前主流的碳化硅微加工技术，包括但不限于： 碳化硅体硅工艺 (Bulk SiC Micromachining): 探讨如何通过深硅刻蚀等技术，在体块状碳化硅基底上直接加工出三维微结构。我们将分析不同刻蚀方法的优缺点，如反应离子刻蚀（RIE）和感应耦合等离子体刻蚀（ICP-RIE）在碳化硅上的应用，以及如何控制刻蚀深度、侧壁垂直度和表面粗糙度等关键参数，以获得高质量的微结构。 碳化硅薄膜工艺 (Thin Film SiC Processing): 介绍通过化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等方法制备高质量碳化硅薄膜的技术。我们将深入探讨不同沉积方法的机理，以及如何通过优化工艺参数（如温度、气体流量、压力等）来控制薄膜的结晶度、化学计量比、应力以及导电性，以满足不同传感或执行器器件的要求。 异质集成技术 (Heterogeneous Integration): 考虑到碳化硅材料加工的挑战性，如何将其与其他成熟的MEMS材料（如硅、石英）或电子元件进行高效、可靠的集成，是实现复杂功能MEMS系统的关键。本书将探讨各种异质集成策略，例如键合技术（直接键合、金属键合）、共晶键合、以及通过过渡层实现的异质集成，并分析其在提高器件性能和可靠性方面的作用。 封装技术 (Packaging Technology): 恶劣环境对MEMS器件的可靠性提出了极高的要求，封装技术在其中扮演着至关重要的角色。我们将探讨专为碳化硅MEMS设计的封装策略，包括耐高温、耐腐蚀的封装材料选择，以及如何实现与外部电路的可靠电气连接，同时防止外界环境的侵蚀。例如，采用陶瓷封装、金属封装，以及利用特殊的密封技术，来确保器件在极端条件下的长期稳定性。 本书的价值不仅体现在对材料和制造工艺的详尽阐述，更在于其对碳化硅MEMS在各种恶劣环境下的具体应用进行深入剖析。我们将聚焦于以下几个关键的应用领域： 高温MEMS传感器 (High-Temperature MEMS Sensors): 探讨如何利用碳化硅材料的耐高温特性，设计和制造能够在发动机、涡轮机、地热井等极端高温环境下工作的压力传感器、温度传感器、加速度计等。我们将分析高温环境下材料性能的变化，以及如何通过器件设计和封装来补偿这些变化，实现精确可靠的测量。 腐蚀性环境MEMS器件 (MEMS Devices in Corrosive Environments): 深入研究碳化硅在强酸、强碱、等离子体等腐蚀性介质中的稳定性，并介绍如何利用其设计和制造在化工、石油天然气、半导体制造等领域具有重要应用价值的腐蚀传感器、微流控芯片等。我们将探讨不同腐蚀介质对碳化硅表面形貌和器件性能的影响，以及如何通过表面处理或涂层来进一步增强其抗腐蚀能力。 辐射环境MEMS系统 (MEMS Systems in Radiation Environments): 随着核能、空间探索等领域的不断发展，MEMS器件在强辐射环境下的可靠性成为亟待解决的难题。本书将探讨碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，在抵抗辐射损伤方面的独特优势，并介绍如何设计和制造适用于核反应堆、太空探测器等环境的辐射硬化MEMS器件。我们将分析不同类型的辐射（如中子、伽马射线、质子）对碳化硅材料性能的影响，以及相应的防护和补偿策略。 高压MEMS执行器 (High-Pressure MEMS Actuators): 介绍碳化硅高强度和高断裂韧性的特点，使其成为构建高压环境下高性能微型执行器的理想材料。我们将探讨基于碳化硅的微阀门、微泵、微喷嘴等在极端高压条件下的工作原理和设计优化。 此外，本书还将涵盖碳化硅MEMS的器件性能评估、可靠性分析以及未来发展趋势。读者将了解到如何对碳化硅MEMS器件进行全面的性能测试，包括灵敏度、线性度、响应时间、稳定性等，并掌握进行加速寿命试验和失效分析的方法。同时，我们将展望碳化硅MEMS在智能制造、新能源、国防安全等前沿领域的广阔前景，以及下一代碳化硅MEMS技术可能的发展方向，例如三维集成、新型碳化硅异质结器件以及与人工智能的融合等。 本书旨在为 MEMS 领域的研究人员、工程师以及相关专业的学生提供一个全面、深入且实用的技术指南。通过对碳化硅材料特性的深刻理解、先进制造工艺的详细介绍以及广泛的应用案例分析，本书将帮助读者掌握在恶劣环境下设计、制造和应用高性能 MEMS 系统的关键技术，从而推动 MEMS 技术的边界，为解决人类社会面临的复杂挑战提供强有力的技术支撑。这是一次对材料科学、微纳制造与极端环境应用交叉领域的深度探索，必将为该领域的研究和产业发展注入新的活力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对材料科学和微纳技术交叉领域充满热情的业余研究者，平日里喜欢阅读一些能够拓展我知识边界的书籍。这本书的书名《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》就深深地吸引了我，因为“恶劣环境”和“碳化硅”这两个关键词代表了当前技术发展的前沿和挑战。当我翻阅这本书时，我被其内容之丰富、论述之严谨所折服。书中对碳化硅材料的物理、化学、机械性能进行了极为详尽的阐述，特别是其在高温、高压、强腐蚀性介质以及强辐射环境下的表现，书中提供了大量的实验数据和理论分析，让我对碳化硅材料的“硬核”实力有了深刻的认识。我特别关注了书中关于碳化硅MEMS器件的制备工艺，包括外延生长、刻蚀、薄膜沉积等关键技术，以及如何通过这些工艺来优化器件的性能和可靠性。书中还对碳化硅MEMS器件在航空航天、深海探测、能源开发、以及极端工业环境下的应用前景进行了深入的探讨，这些案例分析都极具启发性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》非常吸引我。在我的工作经历中，多次遇到电子元器件在严苛环境下失效的问题，这让我对能够应对极端条件的材料和技术产生了浓厚的兴趣。这本书的出现，正好填补了我在这方面的知识空白。我首先被书中对碳化硅（SiC）材料特性的详细介绍所吸引。它不仅仅是简单地罗列了SiC的优势，而是深入剖析了其在高温、高压、强腐蚀等环境下的具体表现，并用大量的实验数据和图表进行佐证。我对于SiC在高温下的热稳定性、氧化特性以及其作为宽禁带半导体的优势印象深刻，这为MEMS器件在高温环境下的应用提供了坚实的基础。书中还对SiC MEMS器件的设计、制造工艺进行了详尽的阐述，包括微加工技术、器件结构优化以及可靠性评估等方面。我特别留意了关于SiC MEMS器件在航空航天、深海探测、汽车发动机等恶劣环境下的应用案例分析，这些案例的描述都非常具体，让我能够真切地感受到SiC MEMS技术的强大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书如同一扇窗户，让我看到了在极限条件下工作的微小世界的无限可能。我的工作常常需要将电子设备部署在极端环境中，而传统的硅基MEMS器件往往难以胜任。因此，当我看到“用于恶劣环境的碳化硅微机电系统”这个书名时，我感到一股强烈的共鸣。我最先阅读的部分是关于碳化硅材料本身特性的介绍。书里详细解释了为什么碳化硅如此坚固耐用，它在高温下是如何保持稳定性的，以及它对抗化学腐蚀的“超能力”。我一直以为“耐高温”只是一个模糊的概念，但书中用具体的温度数值、热膨胀系数、氧化速率等数据，以及翔实的图表，让我对碳化硅的耐热性有了清晰而深刻的认识。更让我兴奋的是，书中还深入探讨了碳化硅在微机电系统中的具体应用，比如传感器、执行器等。我特别关注了在高温高压环境下，如何设计和制造出可靠的碳化硅MEMS器件，包括材料选择、加工工艺以及封装技术等方面的挑战和解决方案。书中的一些案例分析，比如在燃气轮机、核反应堆等极端环境下的应用，让我对这本书的实用价值有了更直观的感受。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚入行不久的MEMS工程师，在项目开发中经常会遇到器件在极端条件下失效的问题。朋友推荐了这本书，说它在解决这类问题上很有参考价值。书的开篇就详细介绍了碳化硅（SiC）这一材料的独特优势，特别是其优异的热学、电学和化学稳定性，这正是许多传统硅基MEMS器件难以企及的。书中对SiC材料的各种特性做了非常深入的分析，包括其禁带宽度、击穿电场、热导率等关键参数，并与硅材料进行了详细的对比，让我对SiC材料的“硬核”实力有了直观的认识。我最感兴趣的是关于SiC MEMS器件在高温环境下的工作原理和设计考量。书中探讨了如何通过材料选择、器件结构设计、封装技术等多种手段来克服高温带来的挑战，例如热应力、材料老化等问题。我尤其关注了书中关于SiC薄膜制备和微加工工艺的章节，这对于我们实际生产中如何获得高质量的SiC器件至关重要。书中提到了一些先进的刻蚀技术和表面处理方法，以及它们在提高器件性能和可靠性方面的作用。虽然我还在消化其中的一些专业术语和技术细节，但这本书无疑为我解决实际工程问题提供了宝贵的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》本身就充满了吸引力。我一直对能够应对极端条件的科技产品非常感兴趣，而MEMS技术在这些方面的潜力更是让我着迷。拿到书后，我迫不及待地翻阅了关于碳化硅材料的章节。书中详细介绍了碳化硅的独特优势，比如其超高的熔点、优异的热导率和极低的介电损耗，这些特性使得它成为制造能够在高温、高频以及强电磁干扰环境下工作的MEMS器件的理想选择。我特别喜欢书中对碳化硅材料在化学稳定性方面的描述，它能够抵抗绝大多数的强酸强碱，这对于在腐蚀性环境中工作的MEMS器件来说至关重要。书中还用大量的图表和数据来支撑其论点，让我对碳化硅的性能有了非常直观的了解。此外，书中对碳化硅MEMS器件的制造工艺也进行了详细的介绍，包括各种类型的刻蚀技术、薄膜沉积方法以及器件的封装技术，这些内容对于理解如何将材料的优势转化为实际的器件功能非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，书名《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》就直接点明了主题，让我对其中内容充满了期待。作为一名对新兴材料和前沿技术感兴趣的读者，我一直对碳化硅（SiC）在高性能器件领域的应用抱有浓厚的兴趣。这本书的出现，正好满足了我深入了解SiC在MEMS领域应用的渴望。书中对SiC材料的物理化学性质进行了非常详尽的介绍，从原子结构到宏观性能，都给出了科学严谨的论述。我特别欣赏书中对SiC材料在各种恶劣环境下的具体表现的分析，例如高温下的热稳定性和抗氧化性，强腐蚀性介质中的耐受性，以及在高辐射环境下的损伤机制等。这些分析不仅基于理论，还引用了大量的实验数据和研究成果，使得结论更具说服力。书中还详细阐述了SiC MEMS器件的设计、制造和测试等关键环节，包括常用的微加工技术、器件结构优化以及可靠性评估方法。我注意到书中还提及了一些SiC MEMS器件在特定恶劣环境下的成功应用案例，这些案例的描述都非常生动，让我对SiC MEMS技术的实际应用潜力有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一时间就想到了我的实验室里那些总是不尽如人意的MEMS器件，尤其是那些在高温、高压、强腐蚀环境下工作的传感器和执行器。虽然这本书的名字听起来非常专业，但我还是抱持着一种“死马当活马医”的心态翻开了它。一开始，对“碳化硅”这个材料就觉得有些神秘，我只知道它以硬度高、耐高温著称，但具体在微机电系统中的应用，我之前了解得并不多。书中对碳化硅材料的特性进行了非常详尽的阐述，从晶体结构、热学性质、电学性质到力学性能，都给出了详细的数据和解释。我特别关注了它在高温下的稳定性和在腐蚀性介质中的耐受性，这正是我目前在实际工作中遇到的最大瓶颈。书中有不少图表，清晰地展示了不同掺杂浓度、不同晶面取向的碳化硅在不同环境下的性能变化趋势，这对于我们选择合适的材料和设计参数非常有指导意义。此外，书中还提到了碳化硅在微加工方面的挑战和解决方案，比如刻蚀技术、薄膜沉积技术等，这些内容也与我的实际操作息息相关。虽然我对很多具体的技术细节还在消化中，但这本书无疑为我打开了一个新的视野，让我看到了解决现有技术难题的希望。我尤其对书中提到的“高功率”和“高频”应用潜力感到兴奋，这可能意味着我们不仅能在恶劣环境下提高器件的可靠性，还能进一步提升其性能。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对前沿科技充满好奇心的普通读者，我总是在寻找能够拓宽我视野的书籍。当我在书店偶然看到《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》这本书时，我立刻被它深深吸引住了。我一直对微机电系统（MEMS）很感兴趣，但传统的MEMS器件在很多特殊环境下表现不佳，这让我感到有些遗憾。这本书的出现，则为我打开了一个全新的视角。书中开篇就详细介绍了碳化硅（SiC）这种“神奇”的材料。我之前只知道它很坚硬，但书中深入浅出地阐述了它为何能够在高温、高压、甚至化学腐蚀的环境下依然保持稳定的性能。我特别喜欢书中用类比和形象化的语言来解释一些复杂的概念，比如碳化硅的“超级耐热性”和“防腐蚀能力”，这让我这个非专业人士也能轻松理解。书中的插图和图表也非常精美，清晰地展示了碳化硅材料的结构以及其在不同环境下的性能表现。此外，书中还描绘了碳化硅MEMS器件在各种“不可能”场景下的应用，比如探测火山内部、深海油田，甚至是太空探索，这些生动的例子让我对这项技术充满了敬意和憧憬。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我就被它严谨的学术风格吸引了。书名《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》精准地概括了其核心内容，让我对接下来的阅读充满了期待。作为一名在相关领域有着一定研究基础的读者，我深知碳化硅（SiC）材料在高温、高压、强腐蚀等极端环境下的独特优势，而MEMS技术的集成更是将这些优势发挥到了极致。书中对SiC材料的晶体结构、能带特性、热学和电学性质进行了深入的剖析，并详细阐述了其与传统硅材料在这些方面的显著差异。我尤其关注了书中关于SiC MEMS器件在高温环境下的可靠性问题，以及如何通过优化材料生长、器件设计和封装技术来提高其工作寿命。书中的内容不仅仅是理论推导，更包含了大量的实验数据和仿真分析，为我提供了宝贵的参考信息。我印象深刻的是书中对SiC MEMS器件在航空航天、深海探测、汽车电子等领域的应用前景进行了展望，这些分析都基于扎实的理论基础和前沿的研究进展。虽然这本书内容非常专业，但我认为对于任何希望深入了解SiC MEMS技术，特别是其在恶劣环境下的应用的研究者和工程师来说，它都是一本不可或缺的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对微纳制造领域有着浓厚兴趣的爱好者，我总是希望能找到一些能拓展我知识边界的读物。这本书的书名《用于恶劣环境的碳化硅微机电系统》瞬间吸引了我，因为“恶劣环境”这个词汇本身就充满了挑战和未知。当我翻阅到关于碳化硅材料在高温下的稳定性描述时，我简直惊呆了。书中有大量的实验数据和理论分析，详细解释了为什么碳化硅能够承受比硅高得多的温度，以及在这种高温下它的电学和力学性能会发生怎样的变化。这不仅仅是简单的“耐高温”，而是背后复杂的物理化学机制。书中还深入探讨了碳化硅在不同类型的恶劣环境中的表现，比如化学腐蚀、辐射环境等，这让我对碳化硅材料的通用性有了更深的认识。我印象特别深刻的是书中有关于碳化硅MEMS器件在航空航天、深海探测、核工业等领域的潜在应用案例分析，这些案例的描述都非常具体，让我能够想象到这些技术在现实世界中的巨大价值。虽然我不是该领域的专业研究人员，但书中通俗易懂的语言和清晰的逻辑结构，使得我能够相对容易地理解那些复杂的概念。这本书不仅仅是理论的堆砌，更包含了大量实用的信息，对于任何想要了解或研究在极端条件下工作的MEMS器件的人来说，都是一本不可多得的参考书。