微机电系统基础（英文版）

　　本书全面论述了微机电系统（MEMS）的基础知识，涵盖了MEMS技术的主要方面，同时引用了经典的MEMS研究论文的前沿的研究论文，为学生深入学习MEMS技术提供了指引。书中提炼了四个典型的传感器实例；惯性传感器、压力传感器、流量传感器和触觉传感器，并介绍了利用不同原理、材料和工业制造这些传感器的方法，既便于比较，又可以启发学生的创新意识并提高创新能力。本书被美国伊利诺伊大学、斯坦福大学等选为教材。

　　Chang Liu（刘昶）于1995年在美国加州理工学院获博士学位。1996年在美国伊利诺伊大学微电子实验室作博士后，1997年成为伊利诺伊大学电气与计算机工程系以及机械与工业工程系联合任命的助理教授，2003年获得终身职位并任副教授。　Chang Liu已经从事了14年MEMS领域的研究工作。发表了120余篇国际期刊论文及会议论文。他因利用MEMS技术开发人工毛发细胞方面的工作。于1998年获得美国国家科学基金会的CAREER奖。他目前担任国际期刊《JMEMS》的编委、《IEEE Sensors Journal》的副主编以及IEEE MEMS、IEEE Serisors等多种国际会议程序委员会委员。

PREFACE
　　A NOTE TO INSTRUCTORS
　　ABOUT THE AUTHOR
　　NOTATIONAL CONVENTIONS
　　Chapter 1 Introduction
　　1.0 Preview
　　1.1 The History of MEMS Development
　　1.2 The Intrinsic Characteristics of MEMS
　　1.2.1 Miniaturization
　　1.2.2 Microelectronics Integration
　　1.2.3 Mass Fabrication with Precision
　　
　　1.3 Devices: Sensors and Actuators
　　1.3.1 Energy Domains and Transducers
　　1.3.2 Sensors
　　1.3.3 Actuators
　　Summary
　　Problems
　　References
　　
　　Chapter 2 Introduction to Microfabrication
　　2.0 Preview
　　2.1 Overview of Microfabrication
　　2.2 The Microelectronics Fabrication Process
　　2.3 Silicon-Based MEMS Processes
　　2.4 New Materials and Fabrication Processes
　　2.5 Points of Consideration for Processing
　　Summary
　　Problems
　　References
　　
　　Chapter 3 Review of Essential Electrical and Mechanical Concepts
　　3.0 Preview
　　3.1 Conductivity of Semiconductors
　　3.1.1 Semiconductor Materials
　　3.1.2　Calculation of Charge Carrier Concentration
　　3.1.3 Conductivity and Resistivity
　　
　　3.2 Crystal Planes and Orientation
　　3.3 Stress and Strain
　　3.3.1 Internal Force Analysis: Newton's Laws of Motion
　　3.3.2　Definitions of Stress and Strain
　　3.3.3 General Scalar Relation Between Tensile Stress and Strain
　　3.3.4 Mechanical Properties of Silicon and Related Thin Films
　　3.3.5　General Stress-Strain Relations
　　
　　3.4 Flexural Beam Bending Analysis Under Simple Loading Conditions
　　3.4.1 Types of Beams
　　3.4.2 Longitudinal Strain Under Pure Bending
　　3.4.3　Deflection of Beams
　　3.4.4　Finding the Spring Constants
　　
　　3.5 Torsional Deflections
　　3.6 Intrinsic Stress
　　3.7 Resonant Frequency and Quality Factor
　　3.8 Active Tuning of the Spring Constant and Resonant Frequency
　　3.9 A List of Suggested Courses and Books
　　Summary
　　Problems
　　References
　　
　　Chapter 4 Electrostatic Sensing and Actuation
　　4.0 Preview 103
　　4.1 Introduction to Electrostatic Sensors and Actuators
　　4.2 Parallel-Plate Capacitors
　　4.2.1 Capacitance of Parallel Plates
　　4.2.2 Equilibrium Position of Electrostatic Actuator Under Bias
　　4.2.3 Pull-In Effect of Parallel-Plate Actuators
　　
　　4.3 Applications of Parallel-Plate Capacitors
　　4.3.1 Inertia Sensor
　　4.3.2 Pressure Sensor
　　4.3.3 Flow Sensor
　　4.3.4 Tactile Sensor
　　4.3.5 Parallel-Plate Actuators
　　
　　4.4 Interdigitated Finger Capacitors
　　4.5 Applications of Comb-Drive Devices
　　4.5.1 Inertia Sensors
　　4.5.2 Actuators
　　Summary
　　Problems
　　References
　　Chapter 5 Thermal Sensing and Actuation
　　Chapter 6 Piezoresistive Sensors
　　Chapter 7 Piexoelectric Sensing and Actuation
　　Chapter 8 Magnetic Actuation
　　Chapter 9 Summary of Sensing and Actuation
　　Chapter 10 Bulk Micromachining and Silicon Anisotropic Etching
　　Chapter 11 Surface Micromachining
　　Chapter 12 Polymer MEMS
　　Chapter 13 Microfluidics Applications
　　Chapter 14 Instruments for Scanning Probe Microscopy
　　Chapter 15 Optical MEMS
　　Chapter 16 MEMS Technology Management
　　Appendix A Material Properties
　　Appendix B　Frequently Used Formulas for Beams and Membranes
　　Index