体硅加工微电极传感器的研究

体硅加工微电极传感器的研究

一、体硅加工微电极传感器研究(论文文献综述)

谢凡,奚野,徐庆达,刘景全[1](2020)在《面向脑机接口的犹他神经电极技术》文中提出脑机接口(Brain-computer interface,BCI),是指在人或动物脑与计算机或其它电子设备之间建立的连接通路,实现了脑与外部设备的直接交互,在认识脑、保护脑和模拟脑方面有着重要的作用,尤其是将来可用于治疗患有神经系统疾病的患者,使他们受损的运动和感知等功能得以恢复。神经电极作为脑机接口的核心部分,是与神经元相互作用的电生理器件,可以用来记录或干预神经活动状态,由美国犹他大学提出的犹他电极阵列(Utah Electrode Array,UEA)是神经电极的一个典型代表。犹他独特的三维针状结构使每个电极具有高时空分辨率的同时相互之间有良好的绝缘,植入后电极尖端只作用于周围一小群神经元,甚至可以记录单个神经元的放电活动。本文主要介绍了UEA的结构、制造工艺流程和功能特点,重点论述其在高密度阵列、无线传输、光电极阵列等方面的研究进展,同时分析了可用于提高电极可靠性的表面修饰方法,并举例说明了UEA的临床应用,最后对未来的发展趋势进行了展望。

张青竹[2](2020)在《硅纳米线制备技术、器件特性及生物传感应用研究》文中认为本论文针对集成电路发展面临的挑战,探索了增强栅控特性的新器件结构技术方案,包括:开发了扇贝形S-FinFET,GAA Si NW和堆叠GAA Si NW MOSFET制备的关键技术,并获得了优异的器件结构和电学性能;同时,探索了基于主流体硅FinFET技术的SiNW传感器设计、制备和优化,并在细胞离子活动检测中得到应用。本文的主要工作和贡献如下:(1)发现并解决了侧墙转移(SIT)技术制备扇贝形状的fin(S-fin)不对称的问题。首次提出了非对称侧墙造成扇贝形状的fin(S-fin)刻蚀不同步的机理,以及通过降低硬掩膜(HM)高度来改善扇贝形状的fin(S-fin)非对称性的方案,并完成实验验证,成功制备出对称的扇贝形状的fin(S-fin);基于对称的扇贝形状的fin(S-fin),通过采用源漏选择性外延,减小了 90%的源漏电阻,制备出扇贝形S-FinFET器件驱动性能达到FinFET器件水平,比FinFET器件亚阈值摆幅(SS)减小了 25%,漏致势垒降低(DIBL)减小了 54%,具有更好短沟道效应(SCEs)控制性能。(2)新型Si NW FET器件制备关键技术与集成技术研发。通过采用低温低阻NiPt硅化物形成金属化源漏(MSD)的方案,显着降低源漏寄生电阻,从而将新型Si NW N/PMOS器件性能提高大约30倍,驱动电流达到了该类器件最好水平,并具有优异的短沟道效应(SCEs)抑制特性;通过全金属源漏与Si界面的晶格失配,成功地在器件沟道中引入张应力,有效的增强了电子迁移率;同时,通过肖特基势垒源漏(SBSD)技术使源漏寄生电阻进一步降低,使P型介质隔离SiNW器件驱动性能提高50%。(3)后栅GAA Si NW MOSFET层间介质(ILD0)材料改进与优化。针对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)SiO2形成层间介质(ILD0)材料在SiNW沟道释放和形成等工艺处理过程中遭到严重破坏的难题,提出采用低压化学气相沉积(LPCVD)SiNx作为层间介质(ILD0)层的方案,并通过实验证明该方案形成的层间介质(ILD0)材料可以大幅提高后栅Si NW制备的工艺处理窗口和器件良率,为GAA Si NW MOSFET制备提供了很好的解决方案。(4)开展了一系列堆叠GAA Si NW/NS MOSFET制备关键技术研究,包括GeSi/Si叠层外延、Si NW选择性腐蚀与NW释放、热预算对GeSi/Si叠层扩散影响及优化;通过工艺模块串联与器件集成,开发并获得兼容主流体硅FinFET工艺的堆叠 GAA Si NW/NS MOSFET。(5)首次将基于主流体硅FinFET技术的侧墙转移(SIT)技术用于制备Si NW传感器,大幅提高了 Si NW传感器件制作效率以及均匀性。根据细胞尺寸大小、特定液体测试环境等对Si NW传感器进行了设计和制备,并成功应用于细胞离子活动探测领域。在未来细胞离子活动记录、药物试验平台和疾病诊断等领域有重要的研究和应用价值。(6)面向未来规模应用,首次提出和实现了通过侧墙转移(SIT)+普通光刻形成的混合光刻技术制备Si NW传感器,实现了高效率、低成本、波动性(variation)小的Si NW器件制备方案;并成功在先进200 mm CMOS工艺线制备出Si NW传感器。实验结果证明SiNW器件较工艺优化前寄生电阻减小了 97.2%,器件均匀性进一步大幅提升,为未来实现该技术规模应用提供关键技术。

魏春蓉,裴为华[3](2019)在《植入式多通道神经微电极的发展》文中研究说明人类的大脑约由800亿神经细胞构成,这些神经元之间的连接将大脑组成了一个超复杂的神经网络,要研究大脑的功能机制,破译其神经网络的信息编码原理,一个重要的方法是在大脑神经元网络中,同时观察、记录尽可能多的单个神经元活动信号。植入式多通道神经微电极作为一种可实时记录多个神经元峰电位信号的器件,在神经信号的时间分辨率和设备的便捷性方面有着其它神经成像技术不可替代的优点。在不影响大脑功能甚至动物行为的前提下,为了在大脑中植入通道数更多的电极,需要在植入式多通道电极的材料、结构、集成方式和植入及封装方法等方面不断地进行改进创新和优化。本文简要回顾了多通道微电极技术的发展历史,重点介绍了采用微加工技术制备植入式多通道微电极的发展历程和研究现状,对未来的发展趋势进行了展望。

屠佳伟[4](2019)在《用于重金属检测的微纳电化学与场效应管传感器及系统研究》文中认为随着社会的发展和人们健康意识的提高,环境污染、健康问题得到人们广泛的关注。其中,由于重金属具有不易代谢、生物富集和高毒性的特点,重金属污染的危害显得尤为突出。因此如何实现快速、灵敏的重金属检测与监测是现下亟需解决的问题。本论文的主要研究内容是针对不同的有害重金属及其检测指标,设计并研制了多种具有微纳结构或特性的传感器,包括金纳米带微电极、纳米金修饰的丝网印刷碳电极、石墨烯场效应管阵列传感器和氮化镓场效应管传感器。本文详细介绍了微纳电化学和场效应管传感器的相关基础和工作原理,分别对四种传感器进行了深入研究,并应用于水环境中的重金属检测。另外,设计了用于现场、快速重金属检测的便携式电化学检测系统,并对系统的硬件、软件设计进行了详细描述。研究工作受到了国家重点基础研究发展计划(973计划)项目、自然科学基金国际合作专项和浙江省重点研发计划专项的支持。本文的主要创新性工作如下:1.设计并研制了便携式电化学检测系统,实现了水环境中多种重金属的现场、快速的检测结合智能设备设计了一套针对水环境重金属检测的便携式电化学检测系统,可实现多种电化学检测方法。该仪器包括了基于低功耗MSP430芯片的微处理器、16位的数模和模数转换模块和三电极检测模块等。便携式电化学检测仪利用Wi-Fi或USB与PC或手机等智能设备通讯。为此开发了基于微处理器的嵌入式软件、基于Visual Studio C++与Qt的PC软件和基于Android的移动控制软件。六价铬检测实验结果表明,该仪器可以实现水环境中重金属的现场、快速检测。2.改进了金纳米带微电极传感器的集成设计方法,实现了痕量汞离子的高灵敏检测,同时具有使用寿命长的优点金纳米带微电极是利用微纳加工技术实现纳米尺寸的电极,有着提高重金属检测灵敏度的特点。本文深入研究了基于硅加工工艺的金纳米带微电极设计方法,分析了微纳电极的结构和特点。设计完成的纳米带微电极具有100nm左右的厚度,在汞离子的检测中有着不错的灵敏度。作为纳米尺寸电极,该传感器在非线性扩散、传质速率、电流密度、时间常数、充电电流、信噪比和iR降方面有良好的特性。3.提出了一种纳米金修饰的低成本丝网印刷碳电极的设计方法,实现了水环境中六价铬的高灵敏度检测丝网印刷电极有着成本低、一致性好等优点,而纳米金颗粒作为微纳材料,也有着诸多优良特性。基于这些特性,我们设计并研制了纳米金修饰的丝网印刷碳电极,并应用于水环境中六价铬离子的检测。为满足六价铬的检测,优化了相关参数,包括纳米金修饰的沉积时间优化、支持电解质的选择、扫描速率和溶液pH的优化,实现了六价铬的高灵敏度检测,检出限达到5.4μg/L。实验结果表明,传感器具有优秀的重复性、再现性和选择性。此外,实现了六价铬的现场检测,检测结果与原子吸收光谱法相近。4.设计制作了一种基于特异性ssDNA的修饰的石墨烯场效应管阵列传感器,实现了汞离子的超灵敏和高特异性检测针对水环境中痕量汞离子的超灵敏检测的需求,本文提出了一种共源极的石墨烯场效应管阵列传感器的设计方法。通过在石墨烯场效应管传感器上修饰了特异性ssDNA,构建出一种新型生物分子传感器,用以实现了汞离子的特异性检测。通过传感器的表征及特性的测试,优化并确定了实验参数,使其具备对水环境中痕量汞离子的超灵敏检测的能力。实验结果表明该传感器对于痕量汞离子具有高度灵敏,汞离子浓度检测范围为100pM-100nM,且具有选择性。5.提出了一种基于AlGaN/GaN的场效应管传感器设计方法,优化了器件的宽长比(W/L)参数,获得了更高的检测灵敏度氮化镓是宽带隙半导体材料,AlGaN/GaN结构产生二维电子气(2DEG),具有极高的电子迁移率,可大幅提升场效应管的灵敏度。基于该器件的优良特性,本文提出了基于AlGaN/GaN的FET传感器的优化设计方案,通过建模与仿真,得到了传感器串联电阻与器件灵敏度的关系,确定了器件的最优宽长比W/L,研究了传感器效率与W/L的关系。此外,探索了传感器敏感膜材料及其厚度选择对传感器特性的影响。通过pH实验,得到了该传感器的灵敏度达到49μA/pH,明显优于同条件下硅基的pH传感器。

陈东[5](2018)在《光寻址电位传感器关键技术研究》文中认为光寻址电位传感器(Light Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)是一种基于半导体场效应原理的电位型电化学传感器,具有检测灵敏度高、电位稳定性好、响应速度快、与集成电路制造工艺兼容等优点,特别是它的“光可寻址阵列”特点使其在局部信号的测量中具有很大的优势和灵活性,可用于生物医学、环境监测、工农业生产、科学研究等多个领域,是半导体电化学传感器领域的研究热点之一。LAPS的关键技术指标包括空间分辨力、检测速度和检测精度等,本论文主要研究其中的检测精度问题。目前,由于LAPS受光面对入射光有较强的反射作用,使其光电转换效率较低;此外传感器和检测电路中存在的随机噪声,以及偏置电压和光照强度的波动,使LAPS输出信号的噪声较大;又由于衬底中光生载流子的侧向扩散使LAPS中存在信号串扰,这些都是影响LAPS检测性能的主要因素。论文瞄准提高检测精度这一关键技术问题,通过设计陷光结构衬底提高LAPS的光电转换效率,通过光源系统优化和噪声抑制算法提高LAPS的信噪比,采用网状工作电极结构减少信号串扰稳定输出信号,有效提高了LAPS的检测精度,改善了检测性能。本论文的主要创新性研究成果如下:(1)提出了LAPS的动态电路模型。LAPS的输出信号很微弱,存在信号漂移且夹杂有大量的随机噪声,严重影响到检测结果的可靠性,因此需要研究能够抑制信号漂移和随机噪声的信号处理算法。基于LAPS的等效电路模型,本文提出LAPS的动态电路模型,建立微分方程,求解得到LAPS输出信号的表达式。通过对表达式的分析,提出用于抑制LAPS噪声干扰的信号处理算法。处理算法包括频域分量均方根计算和卡尔曼滤波处理两部分,首先对输出信号在频域中的基波分量、二次谐波分量和三次谐波分量的均方根值进行计算,能够较好地解决LAPS信号的漂移问题;然后采用卡尔曼滤波的方法对归一化I-V特性曲线进行滤波处理,以消除混杂在输出信号中的随机噪声。研究表明,同传统的单纯抽取频域中基波分量的方法相比,采用新的信号处理算法后,信号漂移和随机噪声都得到了明显的抑制。(2)提出了一种新型的微盲孔阵列陷光结构衬底。研究表明减少衬底厚度能够有效增强LAPS输出信号,提高输出信号信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR),提高检测灵敏度,然而衬底的大面积减薄会带来衬底机械强度的显着降低,使器件变得容易破碎。本文根据陷光结构减少入射光能量损失的原理,提出一种具有陷光结构的新型衬底结构,通过增强衬底对入射光的吸收来提高LAPS的检测性能。陷光结构由LAPS衬底受光照区域构建的微米级盲孔阵列构成。当入射光照射到衬底时,在微盲孔阵列表面发生多重反射,增加了衬底对入射光的吸收,增强了光电转换效率,减少了由于入射光的直接反射而造成的能量损失。研究结果显示,在衬受光照面构建微盲孔阵列形态的陷光结构能够增强LAPS输出信号的幅值,对检测灵敏度、线性度、信噪比都有改善作用,同时使器件在封装和测量过程中仍然保持良好的机械强度。(3)提出了一种新型网格状工作电极结构。LAPS阵列检测传感器各检测点之间存在比较严重的信号串扰(Cross talk)问题,它影响到检测信号的稳定性、可靠性、以及化学成像的空间分辨力。研究表明光生载流子在衬底中的侧向扩散是串扰产生的最主要原因,因而需要寻找能够抑制光生载流子侧向扩散的有效方法。针对这个问题,本文设计了一种环绕各检测点的网格状结构的工作电极。通过积累在金属薄膜工作电极和硅衬底界面区域的大量多数载流子抑制光生载流子在衬底中的侧向扩散,使光生载流子的扩散更加集中于垂直方向,从而能够减少检测点间信号的相互串扰。研究结果表明,网状工作电极结构能够有效抑制信号串扰,稳定输出信号。(4)提出了一种基于面积计算的LAPS信号测量方法。LAPS的传统测量方法受噪声影响寻找工作点位置困难,致使检测性能不够稳定。针对这个问题,本文提出了基于面积计算的测量方法。该方法是对归一化I-V特性曲线与水平坐标轴之间所夹区域的面积进行计算,通过被测物质的化学量与所夹面积的关系,来确定当前的检测结果。实验中采用这种测量方法对电解溶液的pH值进行了检测,结果表明检测灵敏度和线性度均较高,而且不随偏置电压步进值长度的变化而变化。由于该方法不需要对工作点进行定位,且对偏置电压步进值长度不敏感,因而能够加快检测进度,是一种运算简便、检测性能稳定的LAPS测量方法。通过上述研究解决了LAPS的光电转换效率低、噪声干扰大和信号串扰的问题,研制了基于高精度数据采集卡的LAPS传感系统样机,检测结果显示LAPS的光电转换效率和信噪比明显提高,信号串扰得到有效抑制。本文的研究对提高LAPS检测精度、增强检测性能、拓展其应用范围具有重要意义。

裴为华[6](2018)在《植入式硅神经微电极的发展》文中提出神经科学和神经工程研究需要研究大脑神经元的电活动情况,以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经微电极作为一种传感器件,是时间分辨率最高的神经电活动传感手段之一。介绍了国内外几种主要的植入式硅基神经微电极的结构特点、制备方法和性能特点。分析表明,未来通过不断结构优化和改性修饰,特别是在高通量的神经记录方面,通过与同样基于硅材料的电路的集成,硅神经微电极能够进一步提高生物相容性,解决大规模的电极通道体内外传输与连接问题,实现对神经元的在体大规模长时间记录。

李鹏[7](2016)在《刺激电极尺寸和空间排布对经皮神经电刺激感觉反馈的影响》文中研究指明截肢者在经受截肢后,将不可避免地同时失去部分运动和感觉功能,他们之后的日常生活质量受到极大的影响。虽然目前已经有多种商品化的人工假肢,可以帮助上肢截肢者恢复部分运动功能,但是由于假肢中的人工假手都缺乏感觉反馈的功能,使其在实际应用中难以操作,这严重降低了截肢者对人工假肢的接受程度。我们在前期研究工作中,首次提出并验证了通过对残肢端诱发指感区域进行经皮神经电刺激,能够可靠地实现截肢者的感觉反馈。为了在有限空间的诱发指感区域建立更多有效的电刺激感觉反馈通道,展开了关于刺激电极尺寸和空间排布对经皮神经电刺激感觉反馈影响的实验研究。实验结果表明:单点电刺激时,随着电极尺寸由12 mm减小为3 mm,引发同一种感觉模式所需要的刺激电流的幅度、脉宽和频率也会同时下降。当刺激电极尺寸减小为3 mm时,截肢被试无触压觉,只有痛觉。此外,在进行两点电刺激时,在感觉模式为压力的条件下,受试者能够辨识到的两刺激电极位点最小距离随刺激电极尺寸的减小而减小。该心理物理学实验结果,为经皮神经电刺激柔性微电极阵列的研制提供了实验依据。最后,我们基于微机电系统(MEMS)工艺技术探索了柔性多通道微电极阵列的研制。

张琳[8](2013)在《基于叉指电极的MEMS环境监测传感器关键技术研究》文中认为MEMS传感器以其结构简单、稳定性好、可靠性高、成本低等优点,成为环境监测中检测气体、水体环境中生物化学物质的一种较为常用的生物化学传感器,逐渐成为环境监测领域的研究热点。本文以一种基于叉指电极结构的MEMS生物化学传感器为研究对象,对其工作原理介绍、结构优化、制作工艺、测试应用方面进行了系统的研究,具体内容如下:1.介绍了叉指电极传感器的工作原理。针对其环境监测中低浓度生物化学物质难以检测的问题,提供了一种基于叉指电极结构的MEMS生物化学传感器。着重研究叉指电极结构的电阻模型和设计参数,通过优化仿真分析得到设计参数对叉指电极传感器的影响规律,从而对叉指电极传感器的性能进行优化。2.通过综合分析微机电的各种微加工方法,选择湿法腐蚀工艺作为叉指电极微结构的制造方法并设计了整个工艺方案。重点研究了镀制铬/金电极金属层、湿法腐蚀叉指电极微结构等工艺,对比分析了工艺参数对加工质量的影响规律,通过优化确定了各工艺环节的参数,最后经过工艺实验完成了叉指电极微结构的制作。3.完成了叉指电极气体传感器的设计与制作。对电极结构的选择、工艺流程的编制、气敏材料的制备、传感器版图的绘制进行了系统的研究,完成了叉指电极气体传感器的制作,并进行了初步的测试,验证了叉指电极气体传感器的实用性。4.完成了叉指电极大肠杆菌传感器的设计与制作。提出了一种基于叉指电极的大肠杆菌生物传感器,采用生物修饰技术在传感器表面修饰大肠杆菌,通过化学还原反应在叉指电极的微间隙间沉积银单质,从而实现在水体环境中的大肠杆菌的检测。

文春明[9](2012)在《基于MEMS技术的超级电容器三维微电极阵列制备及表征方法研究》文中研究说明微型超级电容器是一种具有储能密度高、放电功率大、循环寿命长、体积小、充电速度快、可靠性好、污染小等特点的新型储能器件,是信息、电子、仪表、能源、交通和国防安全等领域重要的关键部件。论文针对如何解决微型超级电容器三维微电极加工及其表面功能薄膜制备关键技术难题,开展基于MEMS (MicroElectro Mechanical System)技术的超级电容器三维微电极阵列结构制备关键技术研究,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文针对微型超级电容器亟待解决的三维微电极加工及其表面功能薄膜制备技术难题,提出基于MEMS技术制备三维微电极阵列结构,在结构表面采用电化学方法沉积电极活性物质薄膜制备超级电容器三维微电极阵列的思路。分析了超级电容器电极性能与结构的关系,建立了三维微电极阵列电场分布模型;研究了基于硅基的SU-8胶和体硅三维微电极阵列结构设计与制备方法,采用恒电流、恒电压、脉冲等电化学沉积方法,在柱状、条状、梳齿、硅基井状等三维微电极阵列结构表面沉积氧化锰、氧化钌、聚苯胺薄膜等作为电极活性功能薄膜,成功研制出三维微电极阵列。采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电等多种表征方法对制备的电极进行了表征。基于聚焦离子束刻蚀方法,研究了导电薄膜电极分离技术,成功实现了超级电容器正电极和负电极的有效分离,研究了导电聚合物胶体电解质,突破了基于MEMS技术制备超级电容器的电极分离和封装关键技术,在硅基上成功研制出微型超级电容器原理样品。本文的研究主要工作:①综述了超级电容器微型电极的研究现状与发展趋势,分析了现有各种微型电极制备方法存在的不足,提出了基于MEMS技术的微型超级电容器三维微电极阵列制备的整体思路;②分析了超级电容器电极形貌、电极间距与性能的关系,采用有限元方法对三维微电极阵列的电场分布进行了分析,建立了电场有限元模型,研究了电极形状、电极尺寸、电极间距等因素对电场的影响,优化了三维微电极阵列结构参数;③基于MEMS技术,提出了基于硅基SU-8胶和体硅三维微电极阵列结构设计与加工方法,使用电化学方法在三维微电极阵列结构表面沉积活性物质薄膜制备电极的方法。研究了SU-8胶微结构制备过程中的应力问题,解决了SU-8胶微电极阵列结构与基底结合力的关键问题;研究了体硅三维微电极阵列结构制备方法,解决了刻蚀过程中的“草地”和“黑硅”问题;④研究了在三维微电极阵列结构表面沉积电极活性物质薄膜的制备方法和三维微电极阵列表面形貌表征及电化学性能表征;采用恒电压、恒电流方法沉积氧化锰薄膜,采用恒电压和循环伏安方法合成聚苯胺薄膜,以双电极方波脉冲方法制备氧化钌薄膜。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对三维微电极表面活性物质形貌及成分进行了表征,使用电化学工作站对电极进行循环伏安特性、交流阻抗特性、恒流充放电特性测试,完成了对微电极的测试与分析;⑤研究了聚焦离子束刻蚀分离电极技术,成功分离了微型超级电容器的正、负电极;研制了导电聚合物胶体电解质等,解决了微型超级电容器电极分离、封装难题,在硅基上成功研制出基于MEMS技术的三维微电极阵列结构微型超级电容器,比容量可达33.05mF/cm2。

孙楫舟,夏善红,边超,佟建华,张虹,董汉鹏,陈庆永[10](2010)在《三维立体结构微纳电极研究》文中进行了进一步梳理基于体硅加工工艺和纳米材料技术,研制微电机系统(MEMS)尺度敏感微结构与纳米铂颗粒的复合结构,提高微电极电化学性能,制备具有三维立体微结构的安培型微电极传感器。利用硅的各向异性湿法腐蚀技术在毫米级的工作电极表面实现微米级的锥体形微池阵列,以H2O2为检测对象考察立体电极结构对传感器性能的改进效果,实验证明,立体结构的设计使传感器具有更低的检出限(8μmol/L)及更高的灵敏度(在0~200μmol/L浓度范围内检测灵敏度提高约85%),且具有较好的线性和重复性。利用电化学方法在电极表面沉积铂黑,通过微观形貌分析和电化学特性考察,比较了在平面微电极和立体微电极上修饰纳米材料的效果。立体结构为电沉积铂纳米颗粒提供了更为理想的微环境,改善了纳米材料修饰的效果;立体结构微电极与纳米颗粒的尺寸效应相结合,进一步提高了电极的催化效率和电化学特性。

二、体硅加工微电极传感器研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、体硅加工微电极传感器研究(论文提纲范文)

(1)面向脑机接口的犹他神经电极技术(论文提纲范文)

1 引言
2 犹他电极阵列
3 研究进展
    3.1 基于UEA的电极阵列
        3.1.1 硅基电极阵列
        3.1.2 玻璃基电极阵列
        3.1.3 金属基电极阵列
    3.2 电极表面修饰
        3.2.1 降低电极阻抗
        3.2.2 改善生物相容性
        3.2.3 表面封装
4 UEA的临床应用
5 总结

(2)硅纳米线制备技术、器件特性及生物传感应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
术语
1 绪论
    1.1 集成电路发展状况与面临的挑战
        1.1.1 集成电路MOSFET发展历程
        1.1.2 集成电路MOSFET发展面临的挑战
    1.2 Si NW器件及关键技术现状
        1.2.1 GAA Si NW MOSFET发展状况与应用挑战
        1.2.2 基于硅基CMOS技术的SiNW传感器发展状况与应用挑战
    1.3 论文的研究内容及意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
    参考文献
2 扇贝形状S-FinFET器件制备关键技术研究
    2.1 引言
    2.2 扇贝形状的fin制备关键技术
        2.2.1 扇贝形状的fin结构制备流程
        2.2.2 扇贝形状的fin非对称机理分析与工艺优化
        2.2.3 优化扇贝形状的fin制备结果
    2.3 P型扇贝形状的S-FinFET器件制备与特性
        2.3.1 P型扇贝形状的S-FinFET器件制备流程
        2.3.2 P型扇贝形状的S-FinFET器件表征与电学特性分析
    2.4 本章小结
    参考文献
3 Si NW制备关键技术与器件特性研究
    3.1 引言
    3.2 SOI Si NW阵列制备与器件特性研究
        3.2.1 SOI Si NW阵列制备流程
        3.2.2 SOI Si NW传感器制备及光响应特性
    3.3 新型介质隔离Si NW制备技术与器件特性
        3.3.1 新型介质隔离SiNW阵列制备流程
        3.3.2 新型介质隔离Si NW传感器制备与光响应特性
    3.4 新型SiNW MOSFET制备与电学特性
        3.4.1 新型Si NW MOSFET制备流程
        3.4.2 新型SiNW MOSFET特性
    3.5 本章小结
    参考文献
4 后栅GAA Si NW沟道制备及器件特性研究
    4.1 引言
    4.2 后栅GAA Si NW MOSFET制备流程与关键挑战
    4.3 后栅GAA Si NW MOSFET层间介质材料优化
    4.4 后栅GAA Si NW MOSFET特性
    4.5 本章小结
    参考文献
5 堆叠GAA Si NW/NS MOSFET制备关键技术研究
    5.1 引言
    5.2 GeSi/Si叠层外延与表征
    5.3 GeSi/Si叠层选择性腐蚀
    5.4 高温退火对GeSi/Si叠层扩散的影响
    5.5 堆叠GAA SiNW/NS MOSFET制备与表征
    5.6 本章小结
    参考文献
6 基于SiNW生物传感器的细胞离子活动探测应用研究
    6.1 引言
    6.2 Si NW生物传感器制备工艺流程和实验细节
    6.3 Si NW生物传感器结构与电学特性
    6.4 Si NW生物传感器在细胞离子活动检测应用
    6.5 本章小结
    参考文献
7 面向规模应用的SiNW生物传感器设计与优化
    7.1 引言
    7.2 基于混合图形的SiNW生物传感器设计与制备
    7.3 优化的SiNW生物传感器特性
    7.4 本章小结
    参考文献
结论
    论文工作总结
    论文工作创新
    论文工作展望
攻读博士学位期间取得的学术成果
致谢
作者简介

(3)植入式多通道神经微电极的发展(论文提纲范文)

1 引 言
2 多通道微丝电极
3 薄膜电极
    3.1 高密度薄膜电极
    3.2 电极与电路单片集成的薄膜电极
    3.3 多功能薄膜电极
    3.4 柔性薄膜电极的发展
4 结 论

(4)用于重金属检测的微纳电化学与场效应管传感器及系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 重金属检测意义及特征
        1.1.1 重金属检测意义
        1.1.2 重金属污染特征
    1.2 水环境重金属检测技术
        1.2.1 基于现场应用的重金属检测技术
        1.2.2 长时监测的重金属检测技术
    1.3 微纳传感器在重金属检测的应用
        1.3.1 电化学传感器的微型化
        1.3.2 纳米材料在重金属检测中的应用
        1.3.3 场效应管传感器在检测中的应用
    1.4 本文研究内容
    1.5 参考文献
第二章 便携式电化学检测系统设计
    2.1 引言
    2.2 电化学基础
        2.2.1 电化学原理
        2.2.2 扩散层
        2.2.3 循环伏安法
        2.2.4 溶出伏安法
    2.3 仪器系统设计
    2.4 系统硬件设计
        2.4.1 微处理器模块
        2.4.2 数模、模数转换模块
        2.4.3 三电极检测模块
        2.4.4 集成式检测手柄
    2.5 系统软件设计
        2.5.1 基于MSP430的嵌入式软件设计
        2.5.2 基于Visual Studio C++与Qt的PC软件设计
        2.5.3 基于Android的移动控制软件设计
    2.6 检测系统性能测试
    2.7 小结
    2.8 参考文献
第三章 金纳米带微电极设计与加工及实验分析
    3.1 引言
    3.2 微电极电化学特性
        3.2.1 非线性扩散
        3.2.2 传质速率与电流密度
        3.2.3 时间常数、充电电流、信噪比与IR降
    3.3 金纳米带微电极的设计与加工
        3.3.1 金纳米带微电极的设计
        3.3.2 金纳米带微电极的加工
        3.3.3 金纳米带微电极的加工工艺
    3.4 金纳米带微电极表征
        3.4.1 实验试剂与仪器
        3.4.2 金纳米带微电极工作电极表征
        3.4.3 金纳米带微电极的循环伏安特性
        3.4.4 金纳米带微电极的扩散特性表征
    3.5 基于金纳米带微电极的汞离子检测
        3.5.1 富集电位与富集时间优化
        3.5.2 汞离子的定量检测
    3.6 小结
    3.7 参考文献
第四章 纳米金修饰的丝网印刷碳电极及其六价铬的检测
    4.1 引言
    4.2 丝网印刷电极的修饰与形态表征
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 纳米金颗粒的修饰
        4.2.3 纳米金颗粒的表征
    4.3 六价铬离子检测的参数优化
        4.3.1 纳米金修饰的沉积时间优化
        4.3.2 支持电解质的选择
        4.3.3 扫描速率的优化
        4.3.4 溶液pH值的优化
    4.4 六价铬离子的定量检测
        4.4.1 六价铬离子的加标实验
        4.4.2 电极的重复性、再现性和选择性的研究
        4.4.3 六价铬离子的现场检测
    4.5 小结
    4.6 参考文献
第五章 氮化镓场效应管传感器设计、建模及实验分析
    5.1 引言
    5.2 场效应管传感器的理论基础
        5.2.1 场效应结构及其原理
        5.2.2 MOS管的基本结构与原理
        5.2.3 氮化镓场效应管特性
    5.3 氮化镓场效应管传感器设计加工及检测系统搭建
        5.3.1 氮化镓场效应管传感器设计加工
        5.3.2 场效应管传感器检测系统搭建
    5.4 氮化镓场效应管传感器参数优化与研究
        5.4.1 器件封装跨导建模
        5.4.2 器件宽长比优化
        5.4.3 氮化镓场效应管传感器功耗与效率的研究
        5.4.4 氮化镓与硅基传感器的性能对比
    5.5 氮化镓场效应管传感器水环境pH检测研究
        5.5.1 实验试剂与仪器
        5.5.2 pH滴定实验
        5.5.3 敏感膜实验
    5.6 小结
    5.7 参考文献
第六章 石墨烯场效应管阵列传感器设计及实验分析
    6.1 引言
    6.2 基于DNA的石墨烯场效应管传感器基本原理
        6.2.1 石墨烯原理
        6.2.2 石墨烯场效应晶体管
        6.2.3 基于DNA的石墨烯FET传感器的敏感机理
    6.3 石墨烯场效应管阵列传感器设计与加工
        6.3.1 GFET阵列传感器设计
        6.3.2 GFET阵列传感器芯片加工
    6.4 石墨烯场效应管阵列传感器表征
        6.4.1 实验试剂与仪器
        6.4.2 GFET栅极石墨烯拉曼光谱表征
        6.4.3 GFET阵列传感器电学表征
        6.4.4 GFET阵列传感器阵列结构特性
        6.4.5 GFET阵列传感器灵敏度表征
    6.5 ssDNA-GFET阵列传感器水环境重金属检测研究
        6.5.1 ssDNA-GFET阵列传感器的构建
        6.5.2 ssDNA-GFET阵列传感器栅极电压优化
        6.5.3 ssDNA-GFET阵列传感器选择特性
        6.5.4 ssDNA-GFET阵列传感器的汞离子检测
    6.6 小结
    6.7 参考文献
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
    7.3 参考文献
作者简历
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果
致谢

(5)光寻址电位传感器关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光寻址电位传感器概况
    1.2 光寻址电位传感器高精度检测的研究现状
    1.3 光寻址电位传感器在高精度检测方面存在的问题
    1.4 本文研究内容
2 光寻址电位传感器原理和器件仿真模型
    2.1 光寻址电位传感器的工作原理
        2.1.1 光寻址电位传感器的结构和原理
        2.1.2 光寻址电位传感器的测量方法
    2.2 光寻址电位传感器的器件仿真模型
        2.2.1 光寻址电位传感器的静态电路模型
        2.2.2 光寻址电位传感器的动态电路模型
        2.2.3 光寻址电位传感器的噪声电路模型
    2.3 小结
3 微盲孔阵列结构衬底的光寻址电位传感器
    3.1 微盲孔阵列结构衬底提高光电转换效率
    3.2 微盲孔阵列结构衬底光寻址电位传感器的制备工艺
        3.2.1 光寻址电位传感器的MEMS微加工工艺
        3.2.2 微盲孔阵列结构衬底光寻址电位传感器的制备工艺流程
    3.3 微盲孔阵列结构衬底光寻址电位传感器的性能测试
    3.4 小结
4 光寻址电位传感器的串扰抑制技术
    4.1 网状工作电极抑制光寻址电位传感器的信号串扰
        4.1.1 网状工作电极抑制光生载流子的侧向扩散
        4.1.2 网状工作电极抑制光生载流子侧向扩散的仿真分析
    4.2 网状工作电极光寻址电位传感器的制备工艺流程
    4.3 网状工作电极光寻址电位传感器的性能测试
    4.4 小结
5 光寻址电位传感器的噪声抑制方法研究
    5.1 光寻址电位传感器噪声特性的影响因素分析
    5.2 提高光寻址电位传感器抗噪声干扰能力的方法研究
    5.3 抑制光寻址电位传感器噪声的信号处理方法研究
        5.3.1 基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法
        5.3.2 基于面积计算的信号测量方法
    5.4 面积测量方法用于陷光结构光寻址电位传感器信号测量
    5.5 小结
6 光寻址电位传感器样机研制和实验分析
    6.1 光寻址电位传感器样机总体设计方案
    6.2 光寻址电位传感器样机软硬件设计
        6.2.1 硬件部分设计
        6.2.2 软件部分设计
    6.3 光寻址电位传感器样机实验分析
        6.3.1 光电流-偏置电压特性曲线测量
        6.3.2 光寻址电位传感器样机检测精度测试
    6.4 小结
7 总结与展望
    7.1 主要研究工作及成果
    7.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况

(6)植入式硅神经微电极的发展(论文提纲范文)

1 微丝电极阵列
2 体硅微电极
3 薄膜硅微电极
4 硅基微电极的优势与发展
5 结论

(7)刺激电极尺寸和空间排布对经皮神经电刺激感觉反馈的影响(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 感觉反馈的实现方式
        1.2.1 经皮机械刺激
        1.2.2 躯体感觉皮层电刺激
        1.2.3 直接外周神经电刺激
        1.2.4 经皮神经电刺激
    1.3 基于诱发指感区域的经皮神经电刺激感觉反馈
    1.4 课题来源
    1.5 本论文的主要内容
第二章 经皮神经电刺激感觉反馈的实验方法
    2.1 心理物理学的研究方法
    2.2 经皮神经电刺激感觉反馈中感觉模式的划分
    2.3 实验装置
    2.4 电极放置位点的比较试验
        2.4.1 实验设计
        2.4.2 实验受试者组成
        2.4.3 实验步骤
    2.5 单点电刺激时电极尺寸对感觉模式的影响实验
        2.5.1 实验设计
        2.5.2 实验受试者组成:
        2.5.3 实验步骤:
    2.6 两点电刺激时电极尺寸对两电极辨识度的影响实验
        2.6.1 实验设计
        2.6.2 实验受试者组成
        2.6.3 实验步骤
    2.7 本章小结
第三章 实验结果与分析
    3.1 电极放置位点的选择
    3.2 单点电刺激时电极尺寸对感觉模式的影响
    3.3 两点电刺激时电极尺寸和空间排布对感觉模式的影响
    3.4 本章小结
第四章 柔性多通道经皮神经电刺激电极阵列的探索
    4.1 三种类型电极的比较分析
        4.1.1 无纺布电极
        4.1.2 柔性印刷电路板电极
        4.1.3 MEMS工艺介绍及MEMS电极
    4.2 MEMS电极阵列的设计
        4.2.1 MEMS电极阵列基底材料的选取
        4.2.2 MEMS电极阵列电极材料的选取
        4.2.3 经皮神经电刺激电极阵列结构设计
    4.3 MEMS电极阵列的微加工工艺
        4.3.1 实验材料与装置
        4.3.2 工艺流程
    4.4 MEMS电极的表面形态和焊接封装
        4.4.1 电极表面形态
        4.4.2 电极焊盘区引线的焊接和封装
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(8)基于叉指电极的MEMS环境监测传感器关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 问题的提出
    1.2 选题背景及意义
    1.3 文献综述
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 发展趋势和动态
    1.4 研究方法
    1.5 论文结构安排
第2章 叉指电极传感器的基本原理与参数设计
    2.1 基本原理介绍
        2.1.1 叉指电极传感器工作原理
        2.1.2 电极结构选择
    2.2 叉指电极间电阻模型简化计算
        2.2.1 考虑叉指端部尖角影响下的简化计算
        2.2.2 不考虑端部尖角部分影响下的简化计算
        2.2.3 两种阻值计算算法的比较
    2.3 叉指电极传感器结构参数的影响分析
    2.4 本章小结
第3章 叉指电极结构的加工工艺流程
    3.1 叉指电极结构的工艺流程方案设计
        3.1.1 叉指电极基底材料的选择
        3.1.2 叉指电极结构的制备工艺流程设计
    3.2 叉指电极传感器的加工工艺
        3.2.1 衬底选料与清洗
        3.2.2 镀制叉指电极金属层
        3.2.3 紫外光刻
        3.2.4 湿法腐蚀
    3.3 叉指电极结构的表征
    3.4 本章小结
第4章 叉指电极传感器在气体监测中的应用
    4.1 基本原理介绍
        4.1.1 电阻式半导体气体传感器的作用原理
        4.1.2 基于 MEMS 技术的气体微传感器
        4.1.3 掺杂二氧化锡薄膜传感器的机理
    4.2 气体传感器的设计与制备
        4.2.1 气体传感器结构的设计
        4.2.2 气体敏感材料的制备
        4.2.3 气体传感器的制备
        4.2.4 掩模板图形
    4.3 叉指电极气体传感器及测试
    4.4 本章小结
第5章 叉指电极传感器在水体环境监测中的应用
    5.1 水体环境监测应用
    5.2 大肠杆菌传感器的制备
        5.2.1 试剂和材料
        5.2.2 大肠杆菌生物传感器的制备
        5.2.3 大肠杆菌生物传感器的分析检测
    5.3 大肠杆菌传感器的检测
        5.3.1 大肠杆菌传感器的检测原理
        5.3.2 叉指电极传感器的检测效果
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(9)基于MEMS技术的超级电容器三维微电极阵列制备及表征方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 超级电容器概况
        1.2.1 超级电容器工作原理和结构
        1.2.2 超级电容器的发展和特点及应用
    1.3 超级电容器微电极制备的国内外研究现状
        1.3.1 柱状微电极
        1.3.2 片状微电极
        1.3.3 梳齿微电极
        1.3.4 圆筒状微电极
    1.4 研究目标和研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 主要研究内容
    1.5 本章小结
2 超级电容器三维微电极阵列结构设计
    2.1 电极结构对电容器性能的影响
    2.2 三维微电极阵列的有限元分析
        2.2.1 三维微电极阵列的电场模拟
        2.2.2 电极高度的影响
        2.2.3 电极间距的影响
        2.2.4 电极尺寸的影响
        2.2.5 电极形状的影响
    2.3 三维微电极阵列结构参数优化
        2.3.1 结构参数优化
        2.3.2 优化结果
    2.4 本章小结
3 超级电容器三维微电极阵列结构制备
    3.1 基于 MEMS 技术的三维微结构制备技术
        3.1.1 厚胶光刻技术
        3.1.2 感应耦合等离子体刻蚀技术
    3.2 基于硅基 SU-8 胶的三维微电极阵列结构
        3.2.1 关键加工工艺
        3.2.2 制备
        3.2.3 表征
        3.2.4 结果与讨论
    3.3 体硅三维微电极阵列结构
        3.3.1 制备
        3.3.2 表征
        3.3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
4 超级电容器三维微电极阵列结构表面功能膜制备及电极表征
    4.1 三维微电极阵列结构表面功能薄膜制备
        4.1.1 电化学沉积
        4.1.2 设备和材料
        4.1.3 氧化锰功能薄膜制备
        4.1.4 氧化钌功能薄膜制备
        4.1.5 聚苯胺功能薄膜制备
    4.2 超级电容器三维微电极阵列表征
        4.2.1 柱状微电极阵列
        4.2.2 条状微电极阵列
        4.2.3 梳齿状微电极阵列
        4.2.4 硅基井状微电极阵列
    4.3 本章小结
5 微型超级电容器
    5.1 微型超级电容器制备关键技术
        5.1.1 电极分离
        5.1.2 电容器封装
    5.2 微型超级电容器正负电极阵列制备
        5.2.1 设备和材料
        5.2.2 正负电极结构分离
        5.2.3 氧化锰功能薄膜制备
    5.3 微型超级电容器胶体电解质制备与封装
        5.3.1 设备和材料
        5.3.2 微型超级电容器的胶体电解质制备
        5.3.3 微型超级电容器封装
    5.4 微型超级电容器表征
        5.4.1 微型超级电容器的循环伏安特性
        5.4.2 微型超级电容器的恒流充放电特性
        5.4.3 微型超级电容器的交流阻抗特性
        5.4.4 微型超级电容器的循环性能
        5.4.5 微型超级电容器的漏电流特性
        5.4.6 微型超级电容器的自放电特性
    5.5 本章小结
6 总结
    6.1 研究工作总结
    6.2 论文的创新点
    6.3 有待解决的问题
致谢
参考文献
附录
    作者在攻读博士学位期间发表论文

(10)三维立体结构微纳电极研究(论文提纲范文)

1 引 言
2 实验部分
    2.1 电极结构的设计
    2.2 立体结构电极的制备
    2.3 微电极性能检测
    2.4 铂黑修饰原理与方法
3 结果与讨论
    3.1 立体结构电极电化学检测性能研究
        3.1.1 电流响应特性
        3.1.2 立体结构电极检测的重复性
    3.2 立体结构电极表面修饰纳米材料的研究
        3.2.1 沉积电流的比较
        3.2.2 铂黑修饰电极表面形貌表征
        3.2.3 铂黑修饰电极的电化学特性分析

四、体硅加工微电极传感器研究(论文参考文献)

  • [1]面向脑机接口的犹他神经电极技术[J]. 谢凡,奚野,徐庆达,刘景全. 物理化学学报, 2020(12)
  • [2]硅纳米线制备技术、器件特性及生物传感应用研究[D]. 张青竹. 北京有色金属研究总院, 2020(08)
  • [3]植入式多通道神经微电极的发展[J]. 魏春蓉,裴为华. 分析化学, 2019(10)
  • [4]用于重金属检测的微纳电化学与场效应管传感器及系统研究[D]. 屠佳伟. 浙江大学, 2019
  • [5]光寻址电位传感器关键技术研究[D]. 陈东. 西北工业大学, 2018(02)
  • [6]植入式硅神经微电极的发展[J]. 裴为华. 科技导报, 2018(06)
  • [7]刺激电极尺寸和空间排布对经皮神经电刺激感觉反馈的影响[D]. 李鹏. 上海交通大学, 2016
  • [8]基于叉指电极的MEMS环境监测传感器关键技术研究[D]. 张琳. 湘潭大学, 2013(03)
  • [9]基于MEMS技术的超级电容器三维微电极阵列制备及表征方法研究[D]. 文春明. 重庆大学, 2012(05)
  • [10]三维立体结构微纳电极研究[J]. 孙楫舟,夏善红,边超,佟建华,张虹,董汉鹏,陈庆永. 分析化学, 2010(05)

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体硅加工微电极传感器的研究
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