硅基微传感器与MEMS发展历程

力、压力和应变微传感器是东南大学微机电系统(MEMS)研究的重要组成部分，它代表了在微电子技术与机械工程领域的前沿创新。微机电系统起源于二十世纪六十年代，随着硅集成电路制造技术的发展，科研人员开始构想利用这种技术制造微型机械部件，如传感器和执行器。将微电子电路与微机械部件整合在同一硅片上，即形成了MEMS，它可以类比为人体的智能神经系统，其中微电子电路作为大脑处理信息，微机械则作为感官和执行部分。 微机电系统由多个微型化组件构成，如传感器、控制器、信号处理器、致动器、电源等，这些单元集成在一起形成一个完整的系统，每个单元都有独立的功能，但共同协作以实现整体目标。1959年提出的微型机械概念，直到1962年硅微型压力传感器的出现，标志着这一领域的实际应用开端。随后，各种微小型机械元件逐渐涌现，如齿轮、泵、电动机等，显示了硅微加工技术的巨大潜力。 1987年，华人学者冯龙生等人的研究成果，尤其是60微米和100微米直径的硅微型静电电机，引起了全球关注，预示着微型化技术能够突破科幻想象，可能实现像小说中描述的微型机器人进入人体内部的操作。这不仅是微电子机械系统(MEMS)的诞生标志，也是现代科技发展的一个里程碑。 在整个发展历程中，硅刻蚀技术、薄膜结构的应变传感以及新材料和腐蚀技术的应用起到了关键作用。特别是在20世纪70年代，通过硅各向异性选择性腐蚀和电化学腐蚀技术，使得MEMS的精度和性能得到了显著提升。 东南大学在这个领域有着深厚的学术积累，尤其在微传感器的设计与制造方面，电阻应变式微压力传感器是其中的一种典型代表。这类传感器结构紧凑，能将机械力转化为电信号，广泛应用于各种工业和医疗领域，如精密测量、环境监测和生物医学设备。 力、压力和应变微传感器是东南大学MEMS研究中的核心内容，它们的发展历程反映了微电子与机械工程融合的创新精神，以及如何利用这些技术推动科技进步和社会应用的深化。