[发明专利]一种利用浮栅电极的双稳态微纳悬臂梁开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种悬臂梁开关，特别涉及一种利用浮栅电极的双稳态微纳悬臂梁开关。

背景技术

微/纳电子机械系统(MEMS/NEMS)通常是一个包含有动能、弹性形变能、静电能或者静磁能等多个能量域的复杂系统，就大多数而言，其也可简单地理解为在衬底上利用微加工技术制造出的三维微结构或微系统。微型构件悬臂梁是MEMS/NEMS器件中最基本的单元器件之一。

MEMS/NEMS开关因其体积小，接触电阻小等优点在二十世纪九十年代以后得到了巨大发展。1995年出现了采用表面微机械加工技术制作的悬臂梁开关。通常情况下，微纳悬臂梁开关最简单、最常用的控制方式为静电力控制，在结构上采用两块分开一定距离的极板，当施加电压时，极板在电场力的作用下发生变形，实现开关的闭合。但是该开关存在一个重要缺点，就是撤去电压时，无法维持其双稳状态，这一缺点已经大大限制了微纳开关的应用范围。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用浮栅电极的双稳态微纳悬臂梁开关，撤去电压时能保持双稳状态，具有微型化、成本低、隔离性能好、静态功耗低的优点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种利用浮栅电极的双稳态微纳悬臂梁开关，包括衬底1，在衬底1上有一个呈反“Z”型的悬梁臂2，悬梁臂2的一端设置有接触点3，接触点3的下方是信号线4，在悬梁臂2与衬底1之间设置有下控制电极5。

所述的下控制电极5包括下电极6，下电极6上面是隧道介质7包裹着的浮栅8，隧道介质7的上方是阻挡介质层9。

所述的悬梁臂2的下表面可以设置一层金属介质10。

由于本发明的下控制电极5设置有浮栅8，撤去电压时能保持双稳状态，具有微型化、成本低、隔离性能好、静态功耗低的优势。

附图说明

附图是本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

一种利用浮栅电极的双稳态微纳悬臂梁开关，包括衬底1，在衬底1上有一个呈反“Z”型的悬梁臂2，悬梁臂2的一端设置有接触点3，接触点3的下方是信号线4，在悬梁臂2与衬底1之间设置有下控制电极5，下控制电极5包括下电极6，下电极6上面是隧道介质7包裹着的浮栅8，隧道介质7的上方是阻挡介质层9。

所述的悬梁臂2的下表面既可以设置一层金属介质10，也可以不设置金属介质10。

本发明的工作原理为：当悬臂梁2与下控制电极5之间加上电压后，悬臂梁2由于静电力的作用向下弯曲，接触点3与信号线4接触，形成开关的闭合，致使信号线4导通；此时下控制电极5的下电极6输入一个正电压脉冲，向浮栅8注入电子，由于电子的静电力使得悬臂梁达到关的稳态；实现开的功能时，下控制电极5的下电极6输入一个负电压脉冲，使浮栅8中的电子释放，悬臂梁恢复到原来位置，达到断开的状态。

金属介质10的作用在于加强悬臂梁2的的控制作用以及改变梁的力学性能和形态。