微型机械薄膜结构在量子力作用下的稳定性和粘附问题

作者：丁建宁; 杨继昌; 蔡兰; 温诗铸

来源：机械工程学报, 2002, 38(9).

DOI：10.3321/j.issn:0577-6686.2002.09.011

• Casimir力
• 微型机械
• 多晶硅
• 稳定性
• 粘附

稳定性和粘附在微型机械的制造和运动过程中是很重要的问题.由于微型机械运动构件之间的间隙通常处于微米、纳米量级,因此需考虑量子力学的影响,如Casimir力.首先对两平行的多晶硅平板之间的Casimir力进行了分析,并考虑表面粗糙度、导电常数和温度的影响,然后讨论了Casimir力对微腔的薄膜结构的作用.当只考虑Casimir力作用时,该结构存在稳定的平衡态和不稳定的非平衡态,由量纲一数K值决定.如果K值大于极值Kl,该结构就会塌陷.极值Kl随薄膜与固定面之间的距离变化而变化.这为评价该系统在给定尺寸参数、材料特性和没有其他力的影响下的稳定性提供了依据,而且可设计出高L/(比值、不出现塌陷的微型机械薄膜微腔结构.

• 出版日期2002
• 单位江苏大学