微机电系统设计/建模、仿真与可视化 卢桂章,赵新

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卢桂章,赵新 著
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店铺: 典则俊雅图书专营店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030292209
商品编码:29852155710
包装:精装
出版时间:2010-10-01

具体描述

  图书基本信息,请以下列介绍为准
书名微机电系统设计/建模、仿真与可视化
作者卢桂章,赵新
定价56.00元
ISBN号9787030292209
出版社科学出版社
出版日期210-01
版次1

  其他参考信息(以实物为准)
装帧:精装开本:16开重量:0.599
版次:1字数:页码:
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  目录

  内容提要

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  作者介绍

  序言

微纳加工技术与应用:解锁微观世界的无限可能 本书深入探讨了微纳加工技术的原理、方法及其在各个领域的创新应用,旨在为读者提供一个全面而深刻的视角,理解如何通过精密的制造工艺,在微观尺度上创造出功能性的器件和系统。从基础的材料选择与处理,到复杂的光刻、蚀刻、沉积等关键步骤,再到微纳器件的设计、制造与测试,本书将带领读者一步步走进微纳制造的奇妙世界。 第一章:微纳加工技术概述 本章首先界定微纳加工的概念,阐述其与传统宏观加工的区别与联系。我们将追溯微纳加工技术的历史发展脉络,从早期半导体工业的萌芽,到MEMS(微机电系统)的兴起,再到当前纳米技术对各个行业的颠覆性影响,展现技术进步的巨大力量。接着,深入分析微纳加工技术的核心特征,包括高精度、微型化、集成化以及多功能化等。我们会探讨微纳加工在现代科技发展中所扮演的关键角色,它如何成为信息技术、生物医学、能源、航空航天等前沿领域不可或缺的支撑。 第二章:微纳加工常用材料 材料是微纳器件的基础,本章将详细介绍微纳加工中常用的各类材料及其特性。我们将聚焦于半导体材料,重点分析硅(Si)作为微纳加工基石的重要性,包括其晶体结构、导电特性以及在集成电路和MEMS中的广泛应用。同时,还会介绍锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等其他半导体材料,以及它们在特定应用场景下的优势。 金属材料也是微纳器件中不可或缺的组成部分,本章将讨论常用的金属,如铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)等,分析它们的导电性、延展性、耐腐蚀性以及在互连、电极、传感器等方面的作用。 绝缘材料在微纳器件的隔离、支撑和介电层等方面发挥着至关重要的作用。我们将深入探讨氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、聚酰亚胺(PI)等典型绝缘材料的性能特点,以及它们如何满足不同器件的需求。 此外,本书还将介绍聚合物材料在微纳加工中的日益增长的重要性,特别是其在生物MEMS、微流控和柔性电子器件中的应用潜力。我们还会触及一些新型功能材料,如压电材料(如PZT)、磁性材料(如FeCo)、形状记忆合金(如NiTi)等,它们赋予了微纳器件更多的智能和特殊功能。 第三章:微纳制造关键工艺 本章是本书的核心内容之一,详细阐述构成微纳制造体系的各项关键工艺。 3.1 光刻技术:作为微纳图案转移的核心技术,我们将从基本原理出发,深入介绍不同类型光刻机的结构与工作方式,包括接触式、接近式和投影式光刻。重点讲解光刻工艺流程,包括涂胶、曝光、显影等关键步骤,并分析不同光源(紫外、深紫外、极紫外)以及光刻胶的类型与选择对分辨率和精度的影响。 3.2 刻蚀技术:刻蚀是将图案转移到基底材料上的重要步骤。本章将区分干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法刻蚀部分,我们将讨论各类化学试剂的选择、腐蚀速率、各向同性与各向异性等问题。干法刻蚀部分,我们将重点介绍等离子体刻蚀(RIE)、反应离子刻蚀(ICP-RIE)、电子回旋共振刻蚀(ECR-RIE)等主流技术,分析其工作原理、等离子体参数控制、高选择性、高深宽比等关键技术难点。 3.3 薄膜沉积技术:薄膜的制备是微纳器件功能实现的基础。我们将详细介绍物理气相沉积(PVD),包括溅射(Sputtering)和蒸发(Evaporation)的原理、工艺参数以及在金属和介质薄膜制备中的应用。同时,还将深入探讨化学气相沉积(CVD),包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)等,分析其在氮化硅、氧化硅、多晶硅等关键薄膜制备中的优势。 3.4 微细加工技术:除了上述通用工艺,本章还将介绍一些专门用于微纳制造的特殊技术。微机械加工,包括微钻孔、微铣削、微车削等,它们在加工非硅基底材料时显示出独特优势。体硅加工(Bulk Micromachining),利用定向刻蚀等技术在硅体内部形成三维结构。表面硅加工(Surface Micromachining),通过堆叠和选择性刻蚀牺牲层与结构层来构建微纳器件。 第四章:MEMS器件设计与制造流程 MEMS(微机电系统)是微纳加工技术最成功的应用领域之一。本章将聚焦MEMS器件的设计与制造流程。 4.1 MEMS器件概述:我们将介绍MEMS的基本概念、关键组成部分(微传感器、微执行器、微电路)以及其典型应用领域,如加速度计、陀螺仪、压力传感器、微镜、微泵等。 4.2 MEMS器件设计:深入探讨MEMS器件的设计流程,包括功能需求分析、原理选择、结构设计、材料选择等。我们将介绍常用的CAD软件在MEMS设计中的应用,以及仿真工具在预测器件性能、优化结构方面的作用。 4.3 MEMS器件制造流程:详细阐述MEMS器件从设计到最终成品的完整制造流程,包括晶圆制备、掩模版制作、前道工艺(如光刻、刻蚀、沉积)、后道工艺(如封装)等。我们将以一个典型的MEMS传感器为例,逐步解析其制造过程中涉及的各项关键技术。 4.4 MEMS器件测试与表征:介绍MEMS器件制造完成后,如何进行性能测试与表征,包括电学性能测试、机械性能测试、光学性能测试等,以及常用的测试设备和方法。 第五章:纳米加工技术与前沿应用 随着科技的不断发展,纳米加工技术逐渐成为研究的热点。本章将探讨纳米尺度下的加工挑战与机遇。 5.1 纳米加工技术:我们将介绍电子束光刻(EBL)、聚焦离子束(FIB)、原子层沉积(ALD)等纳米加工的关键技术。分析这些技术在实现超高分辨率图案转移、精确控制薄膜厚度方面的优势。 5.2 纳米材料与器件:介绍纳米线(Nanowires)、量子点(Quantum Dots)、石墨烯(Graphene)等纳米材料的制备方法及其独特的物理化学性质。探讨这些纳米材料在构建高性能传感器、电子器件、光电器件等方面的潜力。 5.3 纳米技术在不同领域的应用:我们将着重介绍纳米技术在生物医学(如药物递送、疾病诊断)、能源(如高效太阳能电池、催化剂)、电子学(如下一代晶体管、存储器)以及光学(如超材料、光学传感器)等领域的突破性应用,展望纳米技术如何重塑未来的科技格局。 第六章:微纳加工的挑战与未来发展趋势 本章将对微纳加工技术当前面临的挑战进行总结,并对未来的发展趋势进行展望。 6.1 当前面临的挑战:我们将分析成本控制、良率提升、材料限制、集成难度、环境影响等微纳加工过程中普遍存在的挑战。 6.2 未来发展趋势:展望微纳加工技术未来的发展方向,包括多物理场耦合、智能化制造、3D微纳制造、生物集成、柔性化与可穿戴设备等。重点探讨如何通过技术创新和跨学科融合,克服现有瓶颈,推动微纳加工技术迈向新的高度。 本书力求以清晰的逻辑、详实的案例和深入的分析,为读者提供一个全面而系统的微纳加工技术知识体系。无论您是从事相关领域研究的学者、工程师,还是对微观世界充满好奇的学生,本书都将是您探索微纳制造奥秘的宝贵参考。

用户评价

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拿到《微机电系统设计/建模、仿真与可视化》这本书,我的第一感受就是它的专业性。书名中的每一个词都精准地指向了MEMS技术的核心环节。我之所以对这本书产生浓厚的兴趣,很大程度上是因为我对科技前沿的探索欲,以及希望能够理解那些隐藏在现代电子产品背后,却又至关重要的微小部件。我希望这本书能够像一本详尽的教科书,为我揭示MEMS器件是如何被“设计”出来的。这不仅仅是简单的构思,更包含了对材料选择、结构布局、性能指标的综合考量。我期待书中能够介绍一些经典MEMS结构的设计思路和流程,例如加速度计、陀螺仪、微镜阵列等。这些器件在智能手机、汽车安全系统、高端相机等领域都有着广泛的应用,了解它们的设计原理,将有助于我更深刻地理解我们周围的科技。紧接着,“建模”这个词,让我联想到将现实世界的物理规律转化为计算机可以理解的数学语言。我希望书中能够详细介绍MEMS建模的方法和技术,包括几何建模、物理场建模以及网格划分等关键步骤。对于那些复杂的物理现象,如压电效应、静电驱动、热膨胀等,如何用数学模型来准确描述,是实现精确仿真的前提。我迫切希望书中能够提供一些实际的建模实例,从最基础的微梁模型,到复杂的微致动器模型,能够一步步引导我掌握建模技巧。

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我一直认为,科技的发展往往体现在那些我们看不见摸不着,却又无处不在的微小装置中,而微机电系统(MEMS)正是这样的代表。这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”就如同一个清晰的导航,指引着我深入探索MEMS技术的奇妙世界。我希望书中能在“设计”层面,为我勾勒出MEMS器件的蓝图。我希望能了解,工程师们是如何巧妙地运用物理原理,在微观尺度上创造出具有特定功能的器件。例如,我特别好奇那些用于导航和传感的微小陀螺仪和加速度计,它们的内部结构究竟是怎样的?又是如何实现精确的空间定位和运动感知的?书中能否提供一些经典的MEMS设计案例,并详细分析其设计思路、结构特点以及在实际应用中的优势?我非常期待能够从中学习到MEMS器件的创新设计理念。此外,“建模”和“仿真”是MEMS设计中不可或缺的关键环节。我希望书中能够详细介绍MEMS建模的常用方法和技术,例如如何将MEMS器件的物理行为抽象成数学模型,并利用计算机进行仿真来预测其性能。我也希望书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,并提供一些入门级的操作指南,让我能够亲手体验MEMS器件的设计与验证过程。而“可视化”这个词,则是我对这本书的另一大期待。我希望书中能够提供丰富的图示、动画和三维模型,将抽象的理论和复杂的仿真结果,以最直观易懂的方式呈现出来,帮助我理解MEMS器件的工作原理和性能表现。

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坦白说,我最初是被这本书的“可视化”这个词所吸引。在许多技术领域,理论知识往往是抽象且难以理解的,而通过“可视化”的手段,可以将复杂的概念具象化,大大降低学习门槛。我一直对微观世界的奇妙运作充满好奇,而微机电系统(MEMS)正是将这种微观世界的精密机械与电子技术相结合的典范。我非常期待这本书能够提供丰富的图示和动画,来展示MEMS器件的结构、工作原理以及仿真过程。例如,对于一个微梁的弯曲,书中能否用动态的动画来演示其变形过程,以及不同参数对弯曲程度的影响?对于一个微流控通道中的流体流动,能否通过可视化技术来展示流线、速度分布,甚至浓度变化?这种“看得见”的学习方式,对我这样的初学者来说,无疑是极大的福音。此外,我希望书中在“设计”和“建模”部分,能够循序渐进,从简单的MEMS结构入手,逐步深入到复杂的集成系统。比如,从一个简单的微开关的设计,到光镊系统中微光束的建模,再到微型机器人的驱动器设计,如果能有这样的梯度式讲解,会让我在掌握基本概念的同时,也能逐步提升自己解决复杂问题的能力。我尤其关注书中在“仿真”部分的介绍。能否介绍一些常用的MEMS仿真工具,并给出一些入门级的操作指南?例如,如何构建一个简单的MEMS模型,如何设置仿真参数,以及如何解读仿真结果?如果书中能够提供一些实际的案例,展示如何利用仿真来优化MEMS设计,解决实际工程中的问题,那将是非常宝贵的财富。

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一本好的技术书籍,其价值不仅在于传递知识,更在于激发读者的探索欲。这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”就给我一种循序渐进、深入浅出的感觉。我对MEMS技术一直抱有浓厚的兴趣,但苦于缺乏系统性的入门知识。我希望这本书能够填补这一空白。首先,在“设计”部分,我期待书中能够介绍MEMS器件的基本分类和主要应用领域。例如,是如何区分压电式、静电式、热驱动式的MEMS器件?它们各自适用于哪些场景?我希望能够看到一些实际的MEMS设计案例,从简单的微梁、微开关,到复杂的微泵、微传感器,能够了解其设计理念和结构特点。其次,关于“建模”和“仿真”,这是MEMS设计中至关重要的环节。我希望书中能够详细介绍常用的MEMS建模技术,如何将物理世界的复杂现象,例如应力、形变、流体流动等,用数学模型来准确描述。同时,我也希望书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,例如CoventorWare、ANSYS等,并提供一些基础的操作指南,让我能够初步掌握如何进行MEMS器件的仿真分析。最后,“可视化”这个词,让我对这本书的期望值更高。我希望书中能够提供大量的图示、动画和三维模型,将抽象的仿真结果以直观易懂的方式呈现出来,帮助我理解MEMS器件的工作原理、性能表现以及潜在的设计缺陷。

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我一直觉得,科技的发展往往体现在那些我们看不见摸不着的微小之处,而微机电系统(MEMS)正是这样的代表。这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”让我对它充满了期待,因为它似乎囊括了MEMS技术从概念到实现的整个过程。我希望书中能够详细地介绍MEMS器件的“设计”过程。我希望能够了解,工程师们是如何将一个宏观的物理概念,转化为微观的精巧结构。比如,我特别想知道,那些在智能手机中实现各种功能的微小传感器,它们的内部结构是怎样的?又是通过什么样的设计原理来实现其功能的?书中能否提供一些经典的MEMS器件设计案例,例如微加速度计、微陀螺仪、微流控芯片等,并分析其设计思路和关键技术。除了“设计”,“建模”和“仿真”也是我非常感兴趣的部分。我希望书中能够介绍一些常用的MEMS建模方法,如何将物理世界的各种效应,例如力、电、热、流体等,用数学语言来描述,并构建出精确的仿真模型。同时,我希望书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,并提供一些入门级的操作指导,让我能够亲手体验MEMS器件的仿真过程。最后,“可视化”这个词,让我对这本书充满了期待。我希望书中能够提供丰富的图示、动画和三维模型,将抽象的理论和复杂的仿真结果,以直观易懂的方式呈现出来。我希望能够“看见”MEMS器件在虚拟世界中是如何工作的,它们的性能表现如何,以及如何通过仿真来优化设计。

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我一直认为,一本好的技术书籍,除了扎实的理论基础,更应该具备一种引人入胜的叙事能力。这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”本身就透露出一种逻辑严谨的推进过程:从概念设计,到数学建模,再到计算机仿真验证,最后通过可视化手段呈现结果。我期望这本书能够将这个过程生动地描绘出来,如同电影的镜头切换一般,将抽象的数学公式和复杂的物理现象,转化为流畅的视觉语言。我特别好奇书中是如何处理“建模”这一环节的。在MEMS领域,如何将现实世界中的物理行为(如力、热、电、流体等)用数学语言来精确描述,是实现精确仿真的基础。我希望书中能够详细介绍常用的建模方法,比如有限元分析(FEA)在MEMS结构力学分析中的应用,或者计算流体力学(CFD)在微流控器件设计中的作用。更重要的是,我希望书中能提供一些具体的建模案例,从简单的弹簧-质量系统,到复杂的微机械开关,能够一步步带领读者建立起自己的模型,并理解模型中的关键参数和假设。同时,“仿真”作为验证设计的重要手段,其在书中的篇幅也至关重要。我希望书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,比如CoventorWare、ANSYS等,并展示如何利用这些软件进行静态分析、动态分析、热-力耦合分析等,以及如何解读仿真结果。最后,“可视化”则是我对这本书的另一大期待。好的可视化能够将枯燥的数据转化为直观的图形,帮助我们理解MEMS器件的工作原理、性能表现以及潜在的设计缺陷。我希望书中能够提供丰富的仿真结果截图,包括应力分布图、位移云图、温度场图、流场图等等,并配以清晰的解释,让我能够“看见”MEMS器件在虚拟世界中的“生命”。

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这本书的出现,对于我这样一直对微观世界充满好奇,又希望能够更深入理解现代科技发展脉络的读者来说,无疑是一个惊喜。从书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”来看,它似乎涵盖了MEMS技术从概念到实现的完整链条。我一直对那些肉眼看不见,却又在现代社会扮演着关键角色的微小装置感到着迷。我希望书中能够详细介绍MEMS器件的“设计”过程,不仅仅是理论性的阐述,更希望能看到一些具体的案例,例如智能手机中的传感器是如何被设计出来的,微型医疗设备中的微泵是如何实现流体控制的。我想了解在设计过程中,工程师们会考虑哪些关键因素,比如材料的力学性能、电学特性,以及如何通过结构优化来达到预期的性能指标。此外,“建模”和“仿真”在我看来是相辅相成的。我希望书中能够清晰地阐述如何将MEMS器件的物理行为抽象成数学模型,并利用计算机进行仿真来预测其性能。我对手头的仿真工具并不熟悉,因此,如果书中能够介绍一些常用的MEMS仿真软件,并提供一些基础的操作指南,那将非常有帮助。我希望能够通过仿真,直观地看到MEMS器件在各种工况下的表现,比如应力分布、位移变化、温度变化等等。而“可视化”这个词,则是我对这本书的另一大期待。我希望书中能够提供丰富的图表、动画和三维模型,将抽象的仿真结果以最直观的方式呈现出来,帮助我理解MEMS器件的工作原理和性能特点。

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我一直对微观世界的精妙构造充满好奇,而微机电系统(MEMS)无疑是连接宏观世界与微观世界的桥梁。这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”就如同一个清晰的路线图,指引着我深入探索MEMS技术的奥秘。我希望书中能够在“设计”方面,为我打开一扇新的大门。我希望能够了解MEMS器件的分类、工作原理,以及它们在各个领域的创新应用。例如,智能手机中的加速计、陀螺仪是如何工作的?微流控芯片在生物医学领域有哪些突破性的进展?书中能否提供一些经典的MEMS设计案例,从基础的微梁、微开关,到复杂的微执行器、微传感器,并详细分析其设计思路和关键技术。在我看来,“建模”和“仿真”是实现复杂设计的关键。我希望书中能够介绍一些常用的MEMS建模技术,如何将物理世界的各种效应,例如力、电、热、流体等,用数学语言来精确描述,并构建出能够准确预测器件性能的仿真模型。同时,我也非常期待书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,并提供一些入门级的操作指南,让我能够亲身体验MEMS器件的设计与验证过程。而“可视化”这个词,则是我对这本书的另一大期待。我希望书中能够提供丰富的图示、动画和三维模型,将抽象的理论和复杂的仿真结果,以最直观易懂的方式呈现出来,帮助我理解MEMS器件的内部工作机制和性能表现。

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这本书的书名“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”仿佛是一种承诺,承诺将复杂的MEMS技术以一种清晰、系统的方式呈现给读者。我一直对微观世界的精密运作着迷,而MEMS技术正是将这种魅力发挥到极致的领域。我特别希望书中能够在“设计”部分,深入浅出地介绍MEMS器件的基本概念、发展历程以及不同类型的设计方法。例如,我希望能了解MEMS器件是如何实现微小的形变、力的传递,或者流体的精确控制的。书中能否提供一些具体的MEMS设计案例,例如微泵、微阀、微加速度计等,并分析它们的设计思路、关键技术和应用前景?我很期待能够从中学习到如何将理论知识转化为实际可行的设计方案。同时,“建模”和“仿真”是MEMS设计中不可或缺的环节。我希望书中能够详细介绍MEMS建模的常用方法和技术,例如如何使用有限元分析(FEA)来模拟MEMS器件的力学行为,或者如何利用计算流体力学(CFD)来分析微流控器件中的流体流动。我也希望书中能够介绍一些主流的MEMS仿真软件,并提供一些入门级的操作指南,让我能够初步掌握如何利用仿真来验证和优化设计。最后,“可视化”这个词,让我对这本书充满了期待。我希望书中能够提供丰富的图示、动画和三维模型,将抽象的理论和复杂的仿真结果,以最直观易懂的方式呈现出来,帮助我理解MEMS器件的工作原理和性能表现。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象,一种深邃的蓝色调,仿佛浩瀚的宇宙,又似精密运转的机器内部。中央的“微机电系统设计/建模、仿真与可视化”几个字,以一种冷静而又不失力量的字体呈现,传递出一种专业、严谨的气息。封面上隐约可见的电路图和微观结构示意,更是直接点明了本书的核心内容,激发了我对微观世界复杂精密运作的无限好奇。拿到这本书的那一刻,我就感觉到它不仅仅是一本技术书籍,更像是一扇通往微机电系统(MEMS)未知领域的窗口,吸引我深入探索。虽然我并非MEMS领域的专家,但从小对机械和电子的迷恋,以及对科技进步的好奇心,让我渴望了解这个在现代科技中扮演着越来越重要角色的领域。我对书中关于“设计”的部分尤为期待,思考着如何将宏观的物理原理转化为微观的精巧结构,又如何通过“建模”和“仿真”来验证这些设计的可行性,避免实际制造中的昂贵试错。而“可视化”这个词,更是让我眼前一亮,它预示着复杂的理论和数据能够以直观的方式呈现,让非专业人士也能领略到MEMS的魅力,这对于拓宽这本书的读者群体,促进相关知识的普及具有重要意义。我希望书中能够有详实的案例分析,展示不同类型的MEMS器件是如何被设计出来,以及在实际应用中解决具体问题的。例如,惯性传感器、微流控芯片、微光学器件等等,它们是如何被巧妙地集成到我们的生活中的,如智能手机中的加速度计、血压计中的微泵、以及未来的微型医疗设备等等。这种从理论到实践,从抽象到具体的讲解方式,将极大地提升我的学习兴趣和理解深度。

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