專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸臂梁開(kāi)關(guān)，特別涉及一種利用浮柵電極的雙穩(wěn) 態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
微/納電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS/NEMS)通常是一個(gè)包含有動(dòng)能、彈性 形變能、靜電能或者靜磁能等多個(gè)能量域的復(fù)雜系統(tǒng)，就大多數(shù)而言， 其也可簡(jiǎn)單地理解為在襯底上利用微加工技術(shù)制造出的三維微結(jié)構(gòu) 或微系統(tǒng)。微型構(gòu)件懸臂梁是MEMS/NEMS器件中最基本的單元器件之
MEMS/NEMS開(kāi)關(guān)因其體積小，接觸電阻小等優(yōu)點(diǎn)在二十世紀(jì)九十 年代以后得到了巨大發(fā)展。1995年出現(xiàn)了采用表面微機(jī)械加工技術(shù) 制作的懸臂梁開(kāi)關(guān)。通常情況下，微納懸臂梁開(kāi)關(guān)最簡(jiǎn)單、最常用的 控制方式為靜電力控制，在結(jié)構(gòu)上采用兩塊分開(kāi)一定距離的極板，當(dāng) 施加電壓時(shí)，極板在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的閉合。但 是該開(kāi)關(guān)存在一個(gè)重要缺點(diǎn)，就是撤去電壓時(shí)，無(wú)法維持其雙穩(wěn)狀態(tài)， 這一缺點(diǎn)已經(jīng)大大限制了微納開(kāi)關(guān)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種利用 浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)，撤去電壓時(shí)能保持雙穩(wěn)狀態(tài)，具 有微型化、成本低、隔離性能好、靜態(tài)功耗低的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種利用 浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)，包括襯底l，在襯底l上有一個(gè)
呈反"Z"型的懸梁臂2，懸梁臂2的一端設(shè)置有接觸點(diǎn)3，接觸點(diǎn)3 的下方是信號(hào)線(xiàn)4，在懸梁臂2與襯底1之間設(shè)置有下控制電極5。
所述的下控制電極5包括下電極6，下電極6上面是隧道介質(zhì)7 包裹著的浮柵8，隧道介質(zhì)7的上方是阻擋介質(zhì)層9。
所述的懸梁臂2的下表面可以設(shè)置一層金屬介質(zhì)10。
由于本發(fā)明的下控制電極5設(shè)置有浮柵8，撤去電壓時(shí)能保持雙 穩(wěn)狀態(tài)，具有微型化、成本低、隔離性能好、靜態(tài)功耗低的優(yōu)勢(shì)。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。
一種利用浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)，包括襯底l，在襯 底1上有一個(gè)呈反"Z"型的懸梁臂2，懸梁臂2的一端設(shè)置有接觸 點(diǎn)3，接觸點(diǎn)3的下方是信號(hào)線(xiàn)4，在懸梁臂2與襯底1之間設(shè)置有 下控制電極5，下控制電極5包括下電極6，下電極6上面是隧道介 質(zhì)7包裹著的浮柵8，隧道介質(zhì)7的上方是阻擋介質(zhì)層9。
所述的懸梁臂2的下表面既可以設(shè)置一層金屬介質(zhì)10，也可以 不設(shè)置金屬介質(zhì)10。
本發(fā)明的工作原理為當(dāng)懸臂梁2與下控制電極5之間加上電壓 后，懸臂梁2由于靜電力的作用向下彎曲，接觸點(diǎn)3與信號(hào)線(xiàn)4接觸，形成開(kāi)關(guān)的閉合，致使信號(hào)線(xiàn)4導(dǎo)通；此時(shí)下控制電極5的下電極6 輸入一個(gè)正電壓脈沖，向浮柵8注入電子，由于電子的靜電力使得懸 臂梁達(dá)到關(guān)的穩(wěn)態(tài)；實(shí)現(xiàn)開(kāi)的功能時(shí)，下控制電極5的下電極6輸入 一個(gè)負(fù)電壓脈沖，使浮柵8中的電子釋放，懸臂梁恢復(fù)到原來(lái)位置，達(dá) 到斷開(kāi)的狀態(tài)。
金屬介質(zhì)10的作用在于加強(qiáng)懸臂梁2的的控制作用以及改變梁 的力學(xué)性能和形態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種利用浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)，包括襯底(1)，其特征在于，在襯底(1)上有一個(gè)呈反“Z”型的懸梁臂(2)，懸梁臂(2)的一端設(shè)置有接觸點(diǎn)(3)，接觸點(diǎn)(3)的下方是信號(hào)線(xiàn)(4)，在懸梁臂(2)與襯底(1)之間設(shè)置有下控制電極(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂梁開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的下控制電極(5)包括下電極(6)，下電極(6)上面是隧道介質(zhì)(7)包裹著的浮柵(8)，隧道介質(zhì)(7)的上方是阻擋介質(zhì)層(9)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂梁開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述的懸梁臂(2)的下表面可以設(shè)置一層金屬介質(zhì)(10)。
全文摘要
一種利用浮柵電極的雙穩(wěn)態(tài)微納懸臂梁開(kāi)關(guān)，包括襯底1，在襯底1上有一個(gè)呈反“Z”型的懸梁臂2，懸梁臂2的一端設(shè)置有接觸點(diǎn)3，接觸點(diǎn)3的下方是信號(hào)線(xiàn)4，在懸梁臂2與襯底1之間設(shè)置有下控制電極5，通過(guò)控制電壓的設(shè)置，對(duì)下控制電極5中的浮柵8進(jìn)行電子注入和釋放，撤去電壓時(shí)能保持雙穩(wěn)態(tài)，具有微型化、成本低、隔離性能好、靜態(tài)功耗低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H59/00GK101656176SQ20091002360
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者劉澤文, 明 尹, 政 王 申請(qǐng)人:清華大學(xué)