首个硅微静电马达：开启微型系统新时代

微机电系统(MEMS)，全称为Microelectromechanical System，起源于20世纪60年代初期。在那时，随着硅集成电路技术的兴起，研究人员开始探索将微电子与微机械相结合的可能性，以制造更小型、高效的设备。最初的尝试之一是在1962年，科学家们开发出了硅微型压力传感器，这是微机械产品的一个里程碑。 1987年，华裔留美学生冯龙生等人研发了世界上第一个微静电马达，这一创新性的成果使用了硅微加工工艺，实现了转子直径仅为60微米和100微米的电机，这表明了将微电子元件与微机械运动结构集成的潜力。这个微静电电机的出现，预示着微型执行器的诞生，并引发了人们对微型化技术在科幻小说中所描绘的奇妙应用的想象，如微型机器人可以进入微观世界。 微机电系统的发展历程可以分为几个阶段： - 20世纪60年代：微传感器和电子线路的集成概念首次被提出，集成传感器成为早期的研究重点。 - 60年代后期：硅刻蚀技术的应用使得制造能将物理信号转换为电信号的微结构成为可能，例如压力薄膜结构。 - 20世纪70年代：硅各向异性选择性腐蚀、掺杂技术以及电化学腐蚀技术的进步，进一步扩展了微机械的制造能力。 微机电系统的核心组成部分包括微机械、传感器、控制器、信号处理器、驱动器、电源等，它们被集成在同一块硅片上，形成一个高度集成的系统。每个组件都有特定的功能，比如传感器负责收集环境或状态信息，控制器解析数据，驱动器则控制机械运动，共同实现系统的整体功能。 作为一门跨学科的研究领域，微电子机械系统依赖于微电子、微机械、材料科学等多个领域的知识，旨在设计和制造具有各种功能的微型装置，如微结构元件、微传感器、微执行器等，为现代科技的许多领域带来了革命性的变革，如消费电子、医疗诊断、航空航天、通信技术等。随着技术的不断进步，MEMS将继续推动科技创新，引领未来的小型化、智能化世界。