微悬臂是一端固定于支点另一端悬空的微机械结构。它作为高灵敏度传感器的应用,最早可追述为原子力显微镜的扫描探针。随后由于其体积小、灵敏度高,倍受各国研究人员的关注。传统微悬臂的材料包括硅、二氧化硅或氮化硅。本论文采用金属金和铌作为微悬臂材料,尝试提出新的设计方案。结合有限元分析软件,对设计方案进行模拟和优化。在不同的工艺条件下,完善微加工流程,成功制备了热激励微悬臂,并对设计参数和工艺条件进行了优化。 论文第1章首先简单介绍了微机械系统、传感器。随后列举了用于微小质量检测的几种常用传感器：石英天平、薄膜体声波谐振器和微悬臂。其中微悬臂具有最易与IC集成,质量分辨率高等优点因而具有广泛的应用前景。 论文第2章介绍了微悬臂质量传感器的背景。按照工作模式不同,微悬臂可分为静态和动态两种。分析和比较了这两种工作模式各自的优缺点。其次讲述了微悬臂传感器常用的驱动方式和信号输出方式。此外,对悬臂传感器的发展与应用也作了简单介绍。 第3章首先介绍了与微悬臂振动相关的理论。为了得到质量灵敏度高的传感器,微悬臂不仅要谐振频率高而且要本身质量小。随后介绍了计算机辅助工程工具:ANSYS软件。ANSYS软件以有限元分析技术为其数学核心。在制备微悬臂之前,利用电子计算机预先模拟所设计的微结构。通过观察模拟结果,及早发现设计上存在的问题。 第4章介绍了本文中用到的微加工技术。 第5-6章分别提出了双金属微悬臂和单金属微悬臂的设计方案,并针对设计方案进行了模拟和优化。完善了相应的微加工流程。通过微加工技术成功制备了所设计的微悬臂。对微悬臂进行了初步测量,并对质量灵敏度进行了估算。 论文第7章为本工作的总结与展望。对工作的主要结论和进一步工作方向进行了简要的讨论。