MEMS的陶瓷材料如何选择

利用材料特性进行有利组合，硅、铝和钛的氮化物（nitrides）以及碳化硅（siliconcarbide）和其他陶瓷越来越多地应用于MEMS制造中。陶瓷材料MEMS列表：

这个列表同时罗列出了一些应用技术。

氮化铝（AlN）在纤锌矿结构（wurtzite structure）中结晶，因此表现出热电和压电特性，例如使传感器对法向力和剪切力敏感。

纤锌矿结构（wurtzite structure）

TiN表现出高电导率（electrical conductivity）和大弹性模量（elastic modulus），从而有可能用超薄梁结构（ultrathin beams）实现静电MEMS驱动方案。此外，TiN对生物的腐蚀具有高抵抗力，这样就有足够的条件在生物医学环境中使用。

陶瓷MEMS的例子：MEMS生物传感器的电子显微镜照片，MEMS生物传感器在TiN接近底面的位置设计了一个50 nm厚度的可弯曲TiN悬臂。由于梁夹在字母“X”形的结构的中间，当光束向下弯曲时，复位力会增大，实现形变的功能。

（参考：M. Birkholz; K.-E. Ehwald; T. Basmer; et al. (2013). "Sensing glucose concentrations at GHz frequencies with a fully embedded Biomicro-electromechanical system (BioMEMS)".J. Appl. Phys.113(24): 244904–2449048.Bibcode:2013JAP...113x4904B.doi:10.1063/1.4811351.PMC3977869.PMID25332510）

聚合物衍生的陶瓷（Polymer-derived ceramics，PDC）可以通过在惰性或反应性气氛中对适当的前体（precursor）进行热处理来制备而无需任何添加剂。PDC具有出色的性能，包括对氧化和腐蚀的稳定性，以及在极高温度下的抗结晶性和抗蠕变性。适宜于针对MEMS和生物医学领域进行设计和成型。

PDC可以用作薄涂层，也可以通过浇铸以及光刻法（lithography）成型。光刻方法在CMi中得到利用，优化和组合。形成的模具被进一步处理，例如 通过两次光子聚合（two photon polymerization，2PP）来增加功能，或在内部浇铸前驱物之前涂上涂层以提高润湿性（wettability）和脱模性（demoldability）。

材料之间是关联的，并不是某一个材料完全胜任MEMS的整个工艺，陶瓷材料也结合的聚合物一同实现应用。

PDC加工路线允许通过多种方式来调整所得陶瓷的组成和微观结构，从而调节机械或功能特性。从诸如聚硅氧烷（polysiloxanes）或聚硅氮烷（polysilazanes）的不同种类的所谓的陶瓷前聚合物（preceramic polymers，PCP）开始，可以添加填料、催化剂或引发剂。通过热处理或紫外线照射（UV-irradiation），液态前体（liquid precursors）在交联时转变为融合的生坯（greenbodies）。随后的热解通常在惰性气氛中在700°C至1600°C之间的温度下进行，将生坯转变为无机（聚合物衍生的）陶瓷材料，例如碳氮化硅（SiCN）或碳氧化硅（SiOC）。

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