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微机电系统微米间隙的预击穿和击穿特性研究
【作者】 孟国栋 [1] ; 成永红 [1] ; 酉小广 [1,2] ; 吴锴 [1]
【关键词】 微机电系统 击穿特性 微米间隙 巴申曲线
【摘要】为了预测和评估微机电系统（MEMS）中微电极结构的绝缘性能,采用MEMS加工工艺,制备了电极间隙为5～40μm的金属铝薄膜电极,研究了试样在直流电压下的预击穿过程中电流-电压关系曲线以及击穿电压随电极间隙的变化规律,并利用扫描电子显微镜（SEM）进行了微电极表面的微观分析.研究结果表明：预击穿过程的电流-电压曲线说明,在击穿之前电流的变化主要包括自由带电粒子的定向迁移阶段、电流密度达到饱和阶段以及碰撞电离持续发展形成电子雪崩阶段;场致电子发射的Fowler-Nordheim曲线表明,当微电极的间隙大于5μm时,其击穿特性仍然符合巴申曲线,与相关文献的研究结论一致;微电极击穿阈值均大于相同间隙的宏观金属电极的击穿阈值;微电极击穿后在阳极表面有坑洞产生,而在阴极表面存在溅射沉积现象.
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