微机电系统中薄膜结构在静电力和Casimir力作用下的稳定性

研究了静电驱动的微机械薄膜的稳定性问题。当微机械构件之间的间距在亚微米尺度以下,构件会受到量子效应的影响,如Casimir效应。通过对薄膜在静电力及Casimir力共同作用下的行为进行分析,由数值计算得到了决定薄膜稳定性状态的无量纲参数K及K曲线的临界值Kc,若K值大于Kc,薄膜结构为不稳定,会引起塌陷失效,薄膜粘附在基底上,且不可恢复。Kc值大小与微机械薄膜和基底表面的距离以及外加电压相关。由此提供了设计高长厚比(L／h)的静电驱动薄膜结构的方法,使其不产生失稳塌陷的失效。