Introductory MEMS

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出版者:
作者:Adams, Thomas M., II (EDT)
出品人:
页数:462
译者:
出版时间:2010-1
价格:$ 111.87
装帧:
isbn号码:9780387095103
丛书系列:
图书标签:
  • MEMS
  • MEMS
  • 微机电系统
  • 传感器
  • MEMS技术
  • 微电子机械系统
  • MEMS设计
  • MEMS制造
  • 微纳技术
  • 工程学
  • 应用科学
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具体描述

Introductory MEMS: Fabrication and Applications is a practical introduction to MEMS for advanced undergraduate and graduate students. Part I introduces the student to the most commonly used MEMS fabrication techniques as well as the MEMS devices produced using these techniques. Part II focuses on MEMS transducers: principles of operation, modeling from first principles, and a detailed look at commercialized MEMS devices, in addition to microfluidics. Multiple field-tested laboratory exercises are included, designed to facilitate student learning about the fundamentals of microfabrication processes. References, suggested reading, review questions, and homework problems are provided at the close of each chapter. Introductory MEMS: Fabrication and Applications is an excellent introduction to the subject, with a tested pedagogical structure and an accessible writing style suitable for students at an advanced undergraduate level across academic disciplines.

《微纳制造技术与应用》:探索微观世界的工程前沿 图书定位与目标读者: 本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且实用的微纳制造技术概览。它不仅仅关注理论基础,更侧重于将这些前沿技术转化为实际应用的能力。我们深知,在当今高科技领域,对微观尺度的精确控制已成为衡量技术先进性的重要标志,因此,本书力求搭建起从基础物理原理到复杂系统集成的桥梁。 核心内容结构: 本书内容涵盖了微纳制造领域从材料准备到器件表征的完整流程,主要分为以下几个核心部分: 第一部分:微纳制造的基础原理与材料科学 本部分首先奠定了读者对微观尺度现象的理解基础。我们深入探讨了表面能、界面现象、薄膜沉积的物理化学过程,以及微观尺度下流体动力学和传热学的特殊性。 微纳尺度效应与挑战: 详细分析了在微米和纳米尺度下,体积效应与表面效应的相对变化如何导致宏观物理定律在微观层面的失效或显著修正。着重讨论了表面粗糙度、范德华力、静电力和布朗运动在设计与制造中的关键影响。 关键材料特性: 阐述了半导体、压电陶瓷、聚合物和生物相容性材料在微纳制造中的特殊属性。特别关注了高k介电材料、新型金属合金以及光敏性聚合物的性能指标及其在特定器件中的应用潜力。 薄膜沉积技术精讲: 详尽对比了物理气相沉积(PVD,包括溅射和蒸发)与化学气相沉积(CVD,包括PECVD和ALD)的机理、优缺点及工艺控制参数。着重介绍了原子层沉积(ALD)如何实现亚纳米级的厚度控制和优异的均匀性,这是实现高精度结构的关键。 第二部分:核心微纳加工技术(自上而下法) 本部分聚焦于当前工业界和实验室中最广泛使用的、自宏观到微观的“自上而下”的减材制造方法。 光刻技术深度剖析: 详述了从紫外光刻(UV Lithography)到极紫外光刻(EUV)的发展历程。深入分析了光刻胶的化学原理、曝光剂量控制、分辨率极限的物理限制(衍射效应),以及先进的掩模版制作与套刻(Overlay)精度要求。 干法刻蚀技术: 详细解析了反应离子刻蚀(RIE)、深反应离子刻蚀(DRIE,如Bosch工艺)的工作原理。讨论了等离子体的产生、离子能量分布、反应化学平衡对刻蚀速率、选择比和侧壁形貌(如侧壁加成技术)的影响。 湿法化学刻蚀与抛光: 概述了常用湿法刻蚀液的选择标准(各向异性与各向同性),并重点阐述了化学机械抛光(CMP)在平面化处理中的核心地位,包括磨料选择、粘合剂效应及去除率的调控。 第三部分:新兴与互补制造技术(自下而上法及混合方法) 认识到传统光刻的衍射极限,本部分将探讨如何通过自下而上的组装和新兴的非光刻方法来构建纳米级结构。 纳米压印技术(NIL): 作为后摩尔时代的重要技术,详细介绍了热压印、UV压印的工作流程、模具的制作与抗粘附涂层的设计。分析了压印过程中的模具填充率和缺陷控制。 聚焦电子束/离子束加工: 阐述了FIB和FEBID(聚焦电子束诱导沉积)作为高分辨率原型制作和缺陷修复工具的应用。讨论了离子束刻蚀(Milling)的深度控制与材料去除机制。 微纳装配与集成: 探讨了将不同功能的微单元或纳米结构进行精确对准和连接的技术,如激光辅助对准、热粘合和超声波辅助耦合。 第四部分:微系统集成与关键应用 本部分将前述的制造技术与实际工程系统相结合,展示其在传感器、执行器和生物医学工程中的落地应用。 微机电系统(MEMS)器件实例: 深入分析了压力传感器、加速度计、陀螺仪等惯性传感器的结构设计、工艺流程和性能优化(如提高灵敏度与稳定性)。 微流控与生物芯片: 详细讨论了微通道的制作、表面功能化处理以及如何利用微流控技术实现样本的精确操纵、分离和即时分析(Lab-on-a-Chip)。 功率器件与封装技术: 探讨了微型化功率转换模块的制造挑战,以及先进的晶圆级封装(WLP)和三维集成(3D Integration)技术如何解决散热和互连密度问题。 本书的特色与贡献: 本书的撰写严格遵循工程实践的要求,通过大量的真实工艺参数示例、典型失效模式分析以及跨学科案例研究,确保读者不仅理解“如何做”,更能理解“为何这样做”。书中摒弃了对过于基础的半导体物理的冗长叙述,而是聚焦于制造工艺的优化与控制,致力于培养读者解决实际工程问题的能力。此外,对工艺的迭代与兼容性的讨论贯穿全书,帮助工程师在复杂的多步骤制造流程中做出最优决策。本书结构严谨,图文并茂,是微纳制造领域一本不可或缺的实用参考书。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和注释系统简直是教科书级别的典范。在阅读专业书籍时,我最头疼的就是索引和术语查找效率低的问题。但这本书在这方面做得非常出色,关键术语的首次出现都有清晰的定义,页边空白处留白恰当,方便读者做笔记。更值得称赞的是其对前沿研究进展的整合能力。虽然它提供了坚实的理论基础,但作者并没有故步自封,而是用专门的章节梳理了柔性电子、生物MEMS(BioMEMS)以及最新的量子传感技术在微纳尺度上的应用前景。这些内容并非简单的信息罗列,而是带有作者深刻洞察的趋势分析,指出当前技术瓶颈和未来突破口所在。通过这些前沿信息的引导,我能更清晰地认识到自己知识体系中需要加强的方向。它成功地做到了在打下坚实地基的同时,带领读者眺望远方的地平线,激发了持续学习和探索的热情,而不是读完就束之高阁的“过时指南”。

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我必须强调一下这本书在数学模型和仿真分析部分的处理方式。通常这类书籍,在涉及偏微分方程和边界条件设定时,会让人感到十分吃力。然而,这本书的作者展现出了一种高超的教学技巧。他并非直接抛出复杂的解析解,而是首先用直观的物理图像来解释这些模型背后的力学或电磁学含义,比如静电力、压电效应的场分布是如何影响器件性能的。随后,他才逐步引入有限元分析(FEA)的基础框架,并展示了如何将实际的MEMS结构参数代入软件进行仿真验证。书中对耦合效应的讨论尤为精彩,比如热-机械耦合和流-固耦合,作者清晰地展示了如何通过多物理场仿真来优化结构设计,避免实际加工后的性能偏差。对我个人而言,过去难以理解的一些非线性问题,在阅读了这部分内容后,豁然开朗。这不仅仅是一本知识的传授者,更像是一位经验丰富的导师,手把手地教你如何利用现代工具去“预见”微观世界的运行规律。

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这本书的深度和广度,简直超出了我预期的想象。我原本以为这会是一本偏重于理论推导的教科书,但它在介绍完基本原理之后,立即转向了材料选择和制造工艺的探讨,这一点处理得非常到位。作者对于不同材料(硅基、聚合物、金属)的特性对比分析,细致到连热膨胀系数和应力应变行为都有详细的表格和图示佐证,这对于一个需要进行实际设计的人来说,简直是如获至宝。更让我印象深刻的是,书中对光刻、刻蚀(干法与湿法)以及薄膜沉积等核心制造步骤的讲解,不仅有原理阐述,还穿插了大量的实际操作中可能遇到的挑战和解决方案。例如,如何控制深宽比、如何减少侧壁损伤等,这些“工程智慧”往往是其他教材中轻易略过却至关重要的部分。阅读这些章节时,我感觉自己仿佛在一家顶级的微纳加工实验室里进行实地考察,那些抽象的工艺参数在作者的笔下变得具体可感。这种兼顾理论深度和工程实践的写作风格,让这本书不仅仅停留在“知道”的层面,更能指导我们“做到”。

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这本书的封面设计真是相当有品味,那种深邃的蓝色调搭配上简洁的白色字体,一下子就抓住了我的眼球。我原本对这个领域知之甚少,拿到这本书时,心里其实是有点忐忑的。翻开第一页,映入眼帘的是作者对微电子机械系统(MEMS)发展历程的宏观叙述,那种娓娓道来的语气,仿佛一位经验丰富的老教授在给我们讲述一段波澜壮阔的历史。他并没有一上来就堆砌那些令人望而生畏的公式和复杂的工艺流程,而是先搭建了一个清晰的概念框架,让我能迅速地对这个交叉学科有一个整体的认识。特别是关于MEMS在传感器和执行器中的应用案例分析,描述得非常生动,比如如何通过微小的结构实现对环境的感知和干预,这些例子让我产生了强烈的代入感。对于初学者来说,这种由宏观到微观、由应用到原理的叙述顺序,无疑是极其友好的。书中的插图和示意图也绘制得非常精美且具有极高的信息密度,即便是那些复杂的结构剖面图,也能通过巧妙的标注和透视效果,让读者一眼就能领会其设计思想。我已经迫不及待地想要深入了解后续章节,相信它能为我打开一扇通往微观世界的大门。

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作为一个习惯于通过对比来衡量一本技术书籍价值的读者,这本书最独特之处在于其对“设计哲学”的强调。它不仅仅教你“如何计算”一个梁的挠度或一个谐振器的频率,它更深入地探讨了“为何要选择这种结构”以及“在特定约束下最优化的权衡取舍”。作者经常在论述中穿插一些设计案例的“失败教训”,比如某个早期电容麦克风设计因静电吸附问题导致可靠性下降,以及后来通过引入特定的偏置电压或结构优化来解决这些问题的过程。这种对工程现实的坦诚揭示,极大地提高了本书的实用价值和可信度。它教会我的不是一套固定的公式集,而是一种系统性的、基于物理直觉和工程经验的思考模式。总而言之,这本书不是一本容易啃完的“快餐读物”,它要求读者投入时间和精力去消化,但所获得的回报——那种对整个MEMS领域脉络清晰的掌控感和解决实际问题的信心——是无可估量的。

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excellent book!

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作为入门书还不错

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作为入门书还不错

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