本书阐述学习微机电系统全面的基础知识。内容涉及微机电系统前沿和尖端的技术，帮助读者开拓视野和思路。全书内容包括基本传感原理和制造方法；当今MEMS实践中所必须掌握的电学和机械工程基本知识；静电，热，压阻，压电，磁敏感与执行方法，及其相关的传感器与执行器；微制造中最常用的体微机械加工和表面微机械加工技术等内容。

本书循序渐进，体系严密，在内容组织上是一本教科书，已被美国一些著名大学采用。全书共分16章。第1-2章概括了基本传感原理和制造方法；第3章讨论了当今MEMS实践中所必须掌握的电学和机械工程基本知识；第4-9章分别描述了静电，热，压阻，压电，磁敏感与执行方法，及其相关的传感器与执行器；第10-11章详细介绍了微制造中最常用的体微机械加工和表面微机械加工技术，而器件制造方法则插入到实例研究中；第12章讨论了与聚合物有关的MEM制造技术；根据这些敏感与执行方法以及制造方法，第13-15章选择了MEMS主要应用领域作为实例介绍，包括微流控应用，用于扫描探针显微术的器件，光MEMS。第16章介绍了工艺集成问题和项目管理问题。

本书适合于微机电系统，微电子，机械工程，仪器表等专业的高年级本科生作为教材，也适合于这些领域的研究生及科技人员参考。

第1章 绪论

 1.0 预览

 1.1 MEMS研究发展史

 1.2 MEMS的本质特征

1.2.1 小型化

1.2.2 微电子集成

1.2.3 高精度的批量制造

 1.3 器件：传感器和执行器

1.3.1 能量域和换能器

1.3.2 传感器

1.3.3 执行器

 总结

 习题

 参考文献

第2章 微制造导论

 2.0 预览

 2.1 微制造综述

 2.2 微电子制造工艺

 2.3 硅基MEMS工艺

 2.4 新材料和新制造工艺

 2.5 工艺中需考虑的因素

 总结

 习题

 参考文献

第3章 电学与机械学基本概念

 3.0 预览

 3.1 半导体的电导率

3.1.1 半导体材料

3.1.2 载流子浓度的计算

3.1.3 电导率和电阻率

 3.2 晶面和晶向

 3.3 应力和应变

3.3.1 内力分析：牛顿运动定律

3.3.2 应力和应变的定义

3.3.3 张应力和张应变之间的一般标量关系

3.3.4 硅和相关薄膜的力学特性

3.3.5 应力应变的一般关系

 3.4 简单负载条件下挠性梁的弯曲

3.4.1 梁的类型

3.4.2 纯弯曲下的纵向应变

3.4.3 梁的挠度

3.4.4 求解弹性形变常数

 3.5 扭转变形

 3.6 本征应力

 3.7 谐振频率和品质因数

 3.8 弹簧弹性常数和谐振频率的有源调节

 3.9 推荐教科书清单

 总结

 习题

 参考文献

第4章 静电敏感与执行原理

 4.0 预览

 4.1 静电传感器与执行器概述

 4.2 平行板电容器

4.2.1 平行板电容

4.2.2 偏压作用下静电执行器的平衡位置

4.2.3 平行板执行器的吸合(pullin)效应

 4.3 平行板电容器的应用

4.3.1 惯性传感器

4.3.2 压力传感器

4.3.3 流量传感器

4.3.4 触觉传感器

4.3.5 平行板执行器

 4.4 叉指电容器

 4.5 梳状驱动器件的应用

4.5.1 惯性传感器

4.5.2 执行器

 总结

 习题

 参考文献

第5章 热敏感与执行原理

 5.0 预览

 5.1 前言

5.1.1 热传感器

5.1.2 热执行器

5.1.3 热传递的基本原理

 5.2 基于热膨胀的传感器和执行器

5.2.1 热双层片原理

5.2.2 单一材料组成的热执行器

 5.3 热电偶

 5.4 热电阻器

 5.5 应用

5.5.1 惯性传感器

5.5.2 流量传感器

5.5.3 红外传感器

5.5.4 其他传感器

 总结

 习题

 参考文献

第6章 压阻传感器

 6.0 预览

 6.1 压阻效应的起源和表达式

 6.2 压阻传感器材料

6.2.1 金属应变计

6.2.2 单晶硅

6.2.3 多晶硅

 6.3 机械元件的应力分析

6.3.1 弯曲悬臂梁中的应力

6.3.2 薄膜中的应力

 6.4 压阻传感器的应用

6.4.1 惯性传感器

6.4.2 压力传感器

6.4.3 触觉传感器

6.4.4 流量传感器

 总结

 习题

 参考文献

第7章 压电敏感与执行原理

 7.0 预览

 7.1 前言

7.1.1 背景

7.1.2 压电材料的数学描述

7.1.3 悬臂梁式压电执行器模型

 7.2 压电材料的特性

7.2.1 石英

7.2.2 PZT

7.2.3 PVDF

7.2.4 ZnO

7.2.5 其他材料

 7.3 应用

7.3.1 惯性执行器

7.3.2 声学传感器

7.3.3 触觉传感器

7.3.4 流量传感器

7.3.5 弹性表面波

 总结

 习题

 参考文献

第8章 磁执行器

 8.0 预览

 8.1 基本概念和原理

8.1.1 磁化及术语

8.1.2 微磁执行器的原理

 8.2 微磁元件的制造

8.2.1 磁性材料的沉积

8.2.2 磁性线圈的设计和制造

 8.3 MEMES磁执行器的实例研究

 总结

 习题

 参考文献

第9章 敏感与执行原理总结

 9.0 预览

 9.1 主要敏感与执行方式的比较

 9.2 隧道效应敏感

 9.3 光学敏感

9.3.1 利用波导的敏感结构

9.3.2 利用自由空间光束的敏感结构

9.3.3 利用光学干涉测量法的位置敏感结构

 9.4 场效应晶体管

 9.5 射频谐振敏感

 总结

 习题

 参考文献

第10章 体微机械加工与硅各向异性腐蚀

 10.0 预览

 10.1 前言

 10.2 各向异性湿法腐蚀

10.2.1 简介

10.2.2 硅各向异性腐蚀的规则——简单例子

10.2.3 硅各向异性腐蚀的规则——复杂结构

10.2.4 独立掩膜图形之间的腐蚀相互作用

10.2.5 设计方法总结

10.2.6 硅湿法各向异性腐蚀剂

 10.3 硅的干法刻蚀——等离子体刻蚀

 10.4 深反应离子刻蚀(DRIE)

 10.5 各向同性湿法腐蚀

 10.6 气相刻蚀剂

 10.7 自然氧化层

 10.8 键合

 10.9 加工实例

10.9.1 悬空梁和薄板

10.9.2 悬空膜

 总结

 习题

 参考文献

第11章 表面微机械加工

 11.0 预览

 11.1 表面微机械加工基本工艺

11.1.1 牺牲层腐蚀工艺

11.1.2 微型马达的制造工艺——第一种方案

11.1.3 微型马达的制造工艺——第二种实现方案

11.1.4 微型马达制造工艺——第三种实现方法

 11.2 结构层材料和牺牲层材料

11.2.1 材料选择标准

11.2.2 低压化学气相淀积薄膜

11.2.3 其他表面微机械加工材料和工艺

 11.3 加速牺牲层腐蚀的方法

 11.4 黏附机制和抗粘附方法

 11.5 3D MEMS的组装

 11.6 加工厂制造工艺

 总结

 习题

 参考文献

第12章 聚合物MEMS

 12.0 预览

 12.1 前言

 12.2 MEMS中的聚合物

12.2.1 聚酰亚胺

12.2.2 SU8

12.2.3 液晶聚合物(LCP)

12.2.4 PDMS

12.2.5 PMMA

12.2.6 聚对二甲苯

12.2.7 碳氟化合物

12.2.8 其他聚合物

 12.3 典型应用

12.3.1 加速度传感器

12.3.2 压力传感器

12.3.3 流量传感器

12.3.4 触觉传感器

 总结

 习题

 参考文献

第13章 微流控学应用

 13.0 预览

 13.1 微流控的发展动机

 13.2 生物基本概念

 13.3 流体力学基本概念

13.3.1 雷诺数和黏性

13.3.2 通道中流体的驱动方法

13.3.3 压力驱动

13.3.4 电致的流动

13.3.5 电泳和介电泳

 13.4 可微流控元件的设计与制造

13.4.1 通道

13.4.2 阀

 总结

 习题

 参考文献

第14章 扫描探针显微镜部件

 14.0 预览

 14.1 前言

14.1.1 扫描探针显微镜(SPM)技术

14.1.2 用途广泛SPM家族

14.1.3 扫描探针显微镜技术的扩展

 14.2 制造探针的常见方法

 14.3 带有集成探针的悬臂梁

14.3.1 一般设计考虑

14.3.2 常见的制造方法

14.3.3 其他技术

 14.4 带有传感器和执行器的SPM探针

14.4.1 集成有传感器的SPM探针

14.4.2 带有执行器的SPM探针总结

 习题

 参考文献

第15章 光MEMS

 15.0 预览

 15.1 无源MEMS光学器件

15.1.1 透镜

15.1.2 反射镜

 15.2 有源光MEMS执行器

15.2.1 离面小位移执行器

15.2.2 面内大位移执行器

15.2.3 离面转动执行器

 总结

 习题

 参考文献

第16章 MEMS技术组织与管理

 16.0 预览

 16.1 研发策略

 习题

参考文献

附录A 材料特性

参考文献

附录B 梁与膜的常用力学公式