Page 23 - 计量测试技术分析

第一章 计量测试概述及技术应用

计量开展了相关的研究工作。
MetNEMS 项目的首要目标是在几个欧洲计量院中开发关键技术，以满足
NEMS 开发的需求。该项目开发了针对计量和工业应用的新型、高频、高性能

NEMS 谐振器和执行器，解决了“超越经典计量”、纳米技术、超低损耗新材料
和单个实体计量等问题，反过来也促进了生物、安全、电信和传感领域等可追溯
测量要求的提出。为纳米尺度的质量、力、位移和温度传感，单光子、单分子测
量提供了改进的超灵敏、可追溯计量测试技术，促进了片上、超稳定的小型化电

压基准的生产。该项目还广泛研究了一系列新材料，如石墨烯（一种具有广泛前
景的独特新 2D 材料）、氮化铝（一种特别适用于薄膜器件开发以及计量应用的
新型压电材料））和二硼化镁（高温常规超导体）等，来开展 NEMS 的优化使
用，开发高性能 NEMS 谐振器。同时，该项目开发了新的微波激发和检测方案，

以及纳入纳米级计量的光学干涉方法，用于 NEMS 谐振器激发和读出，用这些
NEMS 谐振器来开展可追踪的电磁测量和高精度测量等计量工作。
MetNEMS 项目实现了五个具体目标如下：第一，优化用于高性能 NEMS 的
新材料；第二，NEMS 谐振器激发和读出的新方法；第三，可追溯电磁计量和

精密测量的 NEMS；第四，NEMS 传感器：使测量打破经典热力学的极限；第
五，制作和优化 SQUID（低温超导量子干涉装置）-NEMS 组合，使 NEMS 谐
振器的操作接近热平衡量子极限。此外，MetNEMS 联盟整理了项目开展期间的
联盟合作伙伴的投入以及行业 / 学术界反馈，制定了 2015 版 MEMS/NEMS 计量

路线图。
（三）英国国家物理实验室
2006 年 12 月，NPL 发布了《MEMS 传感器及其制造的计量要求概述》，该
项目是 DTI 国家测量系统工程测量计划 2005—2008 年“先进传感器计量”资助

项目的一部分，主要关注 MEMS 行业和当前计量的局限性。该项目研究了当前
的 MEMS 制造和计量测试技术，评估了 MEMS 行业的计量要求，并重点介绍计
量学如何影响某些关键类型的 MEMS 传感器（压力传感器、加速度计、陀螺仪、
射频传感器和微流体）。评估的计量测试技术包括轮廓测定法、微坐标测量机、

电子显微镜、光学显微镜、白光干涉测量法和激光多普勒测速仪等。重点关注了
MEMS 的尺寸测量（包括静态和动态测量），通过测量结构尺寸和尺寸变化来
进行相应的应力和应变测量。

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