本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.

本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括:先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.

采用有限元方法研究在不同压阻工作温度下压阻掺杂浓度对高gn加速度计动态冲击性能的影响。结果表明：器件动态冲击响应是受迫振动与悬臂梁固有振动叠加的结果，且压阻灵敏度系数与工作温度成正比。当T〈20℃时，悬臂梁固有振动明显，并且，器件动态冲击响应峰值电压随着压阻掺杂浓度升高而降低；当r在20℃附近，峰值电压随掺杂浓度变化不明显；当T〉20℃时，随着温度升高，悬臂梁固有振动频率渐受压制，传感器动态冲击响应渐表现为受加速度冲击受迫振动，且峰值电压随掺杂浓度提高而增大。在1×10”～1×10^21cm^-3。范围内，在0，20，100℃时，峰值电压差值分别为2，0，9mV。

为了对所开发的电子产品进行保护，采用ASIC的方法设计基于硬加密技术的电子系统认证芯片。在后端物理设计中，为了使最终的芯片实现面积优化且满足功耗、时序等要求，采用预设计的方法对芯片进行功耗预估与布线拥塞分析。根据分析结果提高了芯片利用率，并针对预设计中存在的电压降（IR Drop）违规进行了详细的电源规划．包括全局电源网络的连接、电源环和电源条的设计．最终满足了功耗要求，实现了时序收敛以及面积优化。