应用于MEMS的功能材料

    MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。

       功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造 各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。MEMS所使用的功能材料大大拓宽了MEMS研究领域，提高和改善了MEMS器件和系统的性 能，对实现特殊器件或者功能性器件做出了重大贡献。

       一、SOI材料

       SOI （Silicon-on-Insulator）是一类较新的材料和结构 , SOI结构综合了体硅和SOI材料各自的优点，具有部分绝缘和部分导电的特性。

       二、压电材料（PZT）

       压电材料在外界振动激励作用生形变，引起材料内部应力的变化，其内部电荷发生位移从而产生了电场。因当压电晶体受到应力作用时，在它某些面上产生电荷，且应力与面电荷密度之间存在线形关系，这个现象称为正压电效应。

       三、（超）磁致伸缩材料

       磁致伸缩是由于材料内部磁化状态的改变而引起的长度变化，反过来，如果铁磁材料受到机械力作用时，其内部将产生应变，从而产生应力，将导致磁导率等 磁化状态发生变化。这是磁致伸缩的逆效应，通常称为压磁效应。

       四、铁电材料

       铁电材料具有很大的介电常数和压电系数，铁电薄膜具有优越的电极化特性、热释电效应、压电效应、声光效应、电光效应、光折变效应和非线性光学性质等 一系列特殊性质。因铁电材料是具有特殊极性方向的晶体，由于没有对称中心，所以它具有压电效应。

       五、形状记忆合金材料（SMA）

       形状记忆合金是在外场（温度场或电场）作用下发生马氏体相变，能恢复大的塑性变形，并且其恢复力可对外做功。

       六、巨磁阻抗材料

       巨磁阻抗效应(GMI)是指通有交流电流的软磁材料在外磁场的作用下阻抗发生显著变化的现象。该效应具有灵敏度高、反应快和稳定性好等特点，在传感 器技术和磁记录技术中具有应用潜能。

       七、金刚石

       MEMS器件对材料的要求有别于半导体器件，硅基材料的缺点随着应用范围扩展而日益显示，比如硅基材料的抗磨、折弯、韧性差，还特别容易发生结构粘 附现象。