《新型微型矽曲面殼形陀螺諧振結構的基礎理論研究》是依託蘇州大學，由郭述文擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：新型微型矽曲面殼形陀螺諧振結構的基礎理論研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：郭述文
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在尋求發展一種新型軸對稱微型矽旋轉曲面陀螺諧振結構，這種陀螺結構基於相位差檢測原理，可用於空間的角度和角速度測量。並能夠在較寬的量程範圍內，進行高、低量程自動切換，能使目前微機電陀螺的精度水平提高1-3個數量級。滿足未來個人導航、車載導航以及小型無人機導航等的高端套用需求。.本項目將研究微型矽旋轉曲面殼形陀螺結構的理論模型和設計方法，研究內容包括微納尺度能量耗散理論、品質因數微納尺度效應，多階諧振模態理論模型的構建及其結構最佳化設計的科學方法；研究微型矽旋轉曲面殼形諧振結構的三維加工工藝模型以及晶圓級軸對稱第一諧振模態方法；特別是研發一種獨創的利用自對準工藝製作曲面電極的理論模型和科學方法。此外，還將開展基於相位差檢測原理的微型矽曲面殼形諧振微機電陀螺的檢測方法和誤差源分析研究以及自校準和自補償技術研究等。為新一代採用微細加工技術的高精度、低成本微型矽陀螺研製打下堅實的理論基礎。
結題摘要
本項目成功地完成了矽基中心軸對稱3D諧振子結構設計及其製備工藝流誠，突破了高品質因數多晶矽諧振器結構設計、高對稱性多晶矽半球諧振器3D加工工藝、曲面立體電極自對準成型等關鍵技術, 研製了矽基微半球和矽基高對稱蜘蛛網式嵌套環式諧振陀螺等二種陀螺樣件, 完成了協定規定的全部研究內容，考核指標也全部達到協定要求。本項目在高對稱性矽微半球諧振器製作工藝和軸對稱嵌套環式諧振陀螺的結構設計和製備研究方面取得了一系列的具有原創性的研究工作和成果，申報了9項專利。在重大國際會議和國際重要期刊發表了論文26篇。此外，本項目的合作夥伴―華東光電集成器件研究所也在合作研究中獲益不少。他們開發3D曲面結構的特殊工藝過程中解決了一系列的工藝難題，掌握了矽背面機械減薄及3D各向濕法刻蝕工藝、梯度掩膜、漸變刻蝕以及多種晶圓鍵合方法等多項關鍵技術，這些技術已經套用到所的其它MEMS感測器產品中，提高了成品率，降低了成本，取得了較大的經濟效益。本項目所研發高對稱性矽微半球諧振器和軸對稱嵌套環式諧振陀螺樣品的部分技術指標（比如半球圓度值優於4‰和正多邊形嵌套環陀螺的相對頻差值30ppm）為同類研究報導中最好的數據。本項研究為今後進一步開發高精度、大量程矽基微諧振陀螺產品打下了堅實好的基礎，預期後續研究中將會形成全新的產品，並將在部分工業和軍事領域中得到廣泛的套用。
