PMP的每个悬臂包括一个头部,一对用于致动的热敏双材料支脚,一对外部的用于温度和应力补偿的相同双材料支脚,以及一对连接内部和外部的隔热链腿(a)。入射在四个PMP上的入射光束的概念图,每个PMP都“调谐”到不同的红外辐射带(b)。实际制造的PMP开关“机理”的伪彩色扫描电子显微镜图像,具有等离激元吸收体,碗状接触尖端以及带有自对准Al和SiO2层的双材料腿末端的高倍放大图(c )。(图片来源:东北大学/自然纳米技术)
对于MEMS,早前Maxim公司总裁Vijay Ullal曾表示MEMS是下一场技术革命:
“MEMS最有趣的地方在于,随着200多年前的工业革命开始将能源转化为动力起,它就一直是这个革命的其中一部份。随后的重大变革分别是运算科技,以及晶体管的发明。而第三次重要的机器革命则与传感器有关。MEMS不仅是一种全新的发明,它还将实现人类社会的第三次重大变革。任何一家半导体公司现在都必须做MEMS,否则很可能被踢出这个产业。”
从过去的历史来看,我们曾经使用相当复杂的生产制程来生产少量的MEMS产品。但这种方式显然已经产生变化,目前电子产业已经相当成功地降低了成本,生产制程日趋成熟,而MEMS一向存在的良率问题也正步入轨道,几乎接近于传统半导体制程的指标了。
未来,MEMS技术的发展有可能会像微电子一样,对科学技术和人类生活产生革命性的影响。
任何技术在被采用前,都会历经一段学习曲线过程。过去仅根据价格高低来购买MEMS传感器,而今,却逐渐发现并不是所有的组件都做得一样,传感组件的功能和精密度大有不同。随着时间的演进、市场的成熟和产品组合更为丰富,这一领域将分割为一个超低成本市场和其它多个细分市场。
传感器方面,传感器的发展方向是阵列化、集成化、智能化,它几大趋势MEMS都参与其中。由于传感器是人类探索自然界的触角,是各种自动化装置的神经元,且应用领域广泛,未来MEMS传感器将越加备受世界各国的重视。
生物方面,生物MEMS系统具有微型化、集成化、智能化、成本低的特点。功能上有获取信息量大、分析效率高、系统与外部连接少、实时通信、连续检测的特点。国际上生物MEMS的研究已成为热点,不久将为生物、化学分析系统带来一场重大的革新。
光学方面,随着信息技术、光通信技术的迅猛发展,MEMS发展的又一领域是与光学相结合,开发新型光器件,称为微光机电系统(MOEMS)。MOEMS具有体积小、成本低、可批量生产、可精确驱动和控制等特点。较成功的应用科学研究主要集中在两个方面:一是基于MOEMS的新型显示、投影设备,主要研究如何通过反射面的物理运动来进行光的空间调制,典型代表为数字微镜阵列芯片和光栅光阀;二是通信系统,主要研究通过微镜的物理运动来控制光路发生预期的改变,较成功的有光开关调制器、光滤波器及复用器等光通信器件。MOEMS是综合性和学科交叉性很强的高新技术,开展这个领域的科学技术研究,可以带动大量的新概念的功能器件开发。
纳米技术方面,MEMS结合纳米技术,将会实现真正的微型传感器并开发新应用,尽管这一进展可能就得花上十年的时间。再过个10年至15年后,在实验室中所看到的自组装结构将会采用真正的微型传感器,它们几乎完全不需要任何动力就能运作。
结语:
基于MEMS技术开发的,用于安全气囊触发的加速度传感器,已经发展了很长的一段时间,且经过扩展和改进后得以支持各种应用,包括通过微镜和基于接触的RF开关进行光束转向。同时,领先的大学研究正在将MEMS进一步带入平凡和深奥的科学环境,但如果受限于当前的MEMS技术和MEMS传感器,那么我们将会错过一场因MEMS引发的技术革命。未来MEMS传感器市场竞争非常激烈,尤其是在智能手机的应用方面,对于企业来说,创新是保证公司今后可持续发展的唯一动力。