论文摘要
特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构。本文研究了几种基于MEMS技术的纳米梁的制造技术，利用MEMS技术中材料和工艺的特性实现了单晶硅纳米梁的制作。并且，在此基础上制成了谐振结构，用光学的方法测试了其Q值和谐振频率。在(100)SOI硅片上，用氧化减薄的方法制作出不同长度的各种纳米梁结构，包括悬臂梁，双端固支梁和十字型梁等；并且改进了梁的释放技术，通过腐蚀衬底硅实现梁的释放，从而梁和衬底间距比较大，这样不仅降低了释放的操作难度，同时也能提高纳米梁的驱动效率。同时，制成了双端固支梁和悬臂梁谐振结构，用静电驱动、光学检测的方法测得了双端固支梁谐振结构的谐振频率和Q值。另外，提出了一种用侧壁保护的方法制作横截面为直角三角形的纳米线的方法，并进行了探索实验。在普通(111)硅片上，利用KOH，TMAH溶液等各向异性湿法腐蚀液对(111)面腐蚀速率极低的特性，通过干法与湿法腐蚀相结合制成厚度在100nm以下的纳米梁，并在此基础上制作出了由金属支撑、与衬底绝缘的纳米梁。该方法不使用SOI硅片，有效控制了成本，而且释放过程是通过湿法腐蚀自停止来实现，有较高地控制精度。同时，制成了双端固支梁和悬臂梁谐振结构，用静电驱动、光学检测的方法测得了双端固支梁谐振结构的谐振频率和Q值。在(110)SOI硅片上，利用硅在KOH、TMAH等中的各向异性腐蚀特性以及(110)硅片的晶向特点，制作宽度在100nm以下的双端固支梁结构。由于梁的两个侧面是(111)面，在各向异性腐蚀液中的腐蚀速率很慢，从而可以较精确的控制梁的宽度。该方法在普通的光刻条件下实现了宽度小于100nm的梁结构的制作，是一种很有前途的纳米梁加工方法。