译者序
原书前言
第Ⅰ部分突破性技术
章技术突破——微系统到微纳米系统2
1.1从微电子到微系统
1.2微系统:纳米技术与宏观领域间的联系12
1.3自下而上纳米技术:纳米机电系统的未来13
1.4总结和展望15
致谢15
参考文献15
第2章MEMS中的高k电介质HfO217
2.1概述17
2.2HfO2薄膜制造技术18
2.2.1不同的镀膜技术18
2.2.2镀膜和热生长层18
2.3界面掺杂1
2.4辐射测试技术24
2.5总结和展望31
致谢31
参考文献32
第3章MEMS的压电薄膜34
3.1概述34
3.2压电薄膜制造技术34
3.3薄膜的压电性质38
3.4无铅压电薄膜45
3.5利用压电薄膜制造微致动器技术47
3.6总结55
参考文献55
第4章高分辨率微陀螺仪应用中的CMOS系统和界面58
4.1概述58
4.2陀螺仪的电控系统62
4.3案例研究:模式匹配音叉陀螺仪64
4.4总结和展望75
参考文献76
第5章体声波陀螺仪78
5.1概述78
5.2工作原理78
5.3体声波陀螺仪的设计80
5.4体声波陀螺仪的实施方案86
5.5体声波陀螺仪的测量技术89
5.6总结93
致谢93
参考文献94
第6章CMOS/MEMS集成系统中机械挠性互连技术和硅通孔技术的应用96
6.1概述96
6.2MEMS和电路集成的必要性97
6.3普通集成技术97
6.4挠性I/O和挠性机械连接（MFI）技术100
6.5案例研究:MFI技术101
6.6案例研究:MEMS的TSV技术106
6.7总结109
参考文献109
第7章压电MEMS振动能量采集器模型113
7.1为何采用环境能量采集器113
7.2通用模型115
7.3悬臂梁模型122
7.4完整的系统建模132
7.4.1设计流程132
7.4.2模型定义133
7.4.3评价134
7.4.4工艺变量134
7.5总结134
附录135
参考文献136
第8章电容式MEMS陀螺仪接口电路139
8.1MEMS陀螺仪工作原理139
8.1.1科里奥利效应139
8.1.2驱动模式的激励142
8.1.3匹配与不匹配模式144
8.2读出电路145
8.2.1连续时间感测技术145
8.2.1.1开环放大器146
8.2.1.2跨阻抗放大器148
8.2.2离散时间采样149
8.2.3讨论152
8.3非理想因素的考虑152
8.3.1正交误差153
8.3.2直接耦合运动153
8.3.3驱动电路中的相位问题154
8.4总结154
参考文献155
第9章坚固耐用高性能陀螺仪系统中的机电电路156
9.1概述156
9.2振动陀螺仪的工作原理156
9.3数字陀螺仪的系统设计159
9.3.1陀螺仪信号处理电路中理想的CMOS系统设计160
9.4陀螺仪的误差源161
9.4.1偏移误差161
9.4.2正交误差161
9.4.3驱动相位误差161
9.4.4随时间和温度漂移162
9.5误差校正技术和机电电路162
9.6驱动电路164
9.7可靠性167
9.8完整的系统168
9.9新颖应用169
致谢173
参考文献173
第Ⅱ部分以MEMS为基础的新颖应用
0章移动通信系统中的体声波谐振器176
10.1BAW谐振器概念176
10.1.1BAW谐振器的结构形式177
10.1.2压电性和阻抗曲线178
10.2BAW模型179
10.2.1以物理学为基础的一维梅森模型179
10.2.2改进型巴特沃斯·范·戴克模型181
10.3BAW谐振器的重要性能参数182
10.3.1有效耦合系数k2eff182
10.3.2品质因数Q183
10.3.3k2eff和Q184
10.4损耗机理和Q185
10.6总结191
致谢191
参考文献191
1章空气环境中的宽带超声波发射机和传感器阵列194
11.1概述194
11.2超声波换能器技术194
11.4评价201
11.5应用20
11.6总结210
致谢210
参考文献210
2章以MEMS为基础的层状光栅傅里叶变换光谱仪213
12.1概述213
12.2MEMS驱动的层状光栅FTIR光谱仪215
12.3谐振扫描MEMS层状光栅傅里叶变换光谱仪220
12.4静态MEMS层状光栅傅里叶变换光谱仪227
12.5总结230
参考文献231
3章射频应用中的MEMS谐振器233
13.1概述233
13.2MEMS谐振器基础知识233
13.3MEMS谐振器的应用241
13.4MEMS谐振器发展史242
13.5以MEMS为基础的无线电收发机247
13.6含有MEMS谐振器的机械电路249
13.6.1以MEMS谐振器为基础的滤波器249
13.6.2MEMS谐振器阵列253
13.7案例研究:MEMS谐振器的研制256
13.8案例研究:以谐振器为基础的系统261
13.8.1MEMS谐振器阵列振荡器261
13.8.2以可编程MEMS谐振器为基础的频移键控发射机263
参考文献265
4章利用便携式惯性和磁MEMS传感器组件及航迹推算法完成姿态重建和实现刚体运动的捕获:生物信标跟踪记录应用269
14.1概述269
14.2动机和问题270
14.3材料和方法271
14.4姿态估算的设计方法:互补滤波器272
14.5试验验证275
14.6对步行运动的三维位置估算277
14.7总结282
致谢282
参考文献282
5章无线遥控MEMS致动器和应用285
15.1概述285
15.2热微致动器的无线致动:工作原理287
15.3水凝胶的射频致动和植入式输药器件中的应用288
15.4无线SMA微夹钳291
15.5多微致动器的无线控制294
15.6总结299
致谢299
参考文献299
6章先进MEMS触觉传感和致动技术303
16.1概述303
16.1.1MEMS触觉传感器的致动器材料303
16.1.2触觉303
16.2触觉传感器306
16.3触觉致动器319
16.4总结325
参考文献328
7章以MEMS为基础的微加热板装置331
17.1目前技术水平331
17.2微加热板设计过程332
17.3制造技术339
17.4微加热板特性341
17.5金属氧化物气体传感器的微加热板343
17.6热辐射器微加热板344
致谢346
参考文献346
8章采用惯性传感器的无线传感器网络348
18.1惯性测量装置348
18.1.1惯性导航348
18.1.2MEMSIMU的误差特性349
18.2无线传感器网络351
18.2.1物理层和介质访问控制层351
18.2.2网络352
18.2.3无线传感器网络的网关353
18.3无线传感器网络惯性传感器353
18.3.1硬件设计354
18.3.2天线355
18.3.3软件设计357
18.4应用358
18.5总结360
参考文献360
9章有线和无线应用中的被动射频声波传感器和系统362
19.1概述362
19.2声波射频传感器的基本原理363
19.3查询技术368
19.4声波射频传感器系统的有效实施377
19.4.1温度测量377
19.4.2温度和压力传感器377
19.4.3化学传感器实例:氢气检测379
19.5总结380
致谢381
参考文献381

本书共19章，分为两大部分:~9章为突破性技术部分，讨论各类新型微机电系统（MEMS）器件;0~19章属应用部分，详细阐述以MEMS为基础的各种新颖的应用。本书各章都具有完整性，既可以单独阅读，也可与其他章节连贯阅读。本书可供智能系统、军事、航空航天、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域从事相关MEMS传感器、芯片及系统应用工作的工程师和设计师阅读，也可用作大专院校相关专业本科生、研究生和教师的参考书。