MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)惯性开关,又称为振动阈值传感器、加速度开关等。近年来随着无线传感网络的快速发展,MEMS惯性开关作为一种超低功耗的无源器件,可被广泛应用于物联网中的振动检测。然而,目前已经报道的单向或多向敏感的MEMS惯性开关几乎都是采用“硅-硅”或“金属-金属”的刚体碰撞形式来实现外电路的导通,以致开关输出的脉冲接通时间极为短暂,一般不足10微秒,给其应用系统的信号提取与处理造成了极大的困难,而且碰撞过程中的反弹,也会导致脉冲信号的不稳定,产生短脉冲现象,给系统的集成应用和信号处理造成不便。为此,本文在国内外已有MEMS惯性开关研究的基础上,分别利用碳纳米管/铜(CNTs/Cu)柔性复合层和静电锁定机制,提出了两种能够有效提高惯性开关电极间接触时间的新型设计方案:前者借助在开关电极间引入CNTs/Cu复合柔性层的方式来增强接通过程中的粘附力,从而充分延长开关电极间的接触时间;后者则直接利用静电锁定的方式来保持开关电极间的持续接通。在整体方案提出的基础上,论文对上述实现接触增强的两种方案的基本物理模型进行了分析,并用ANSYS有限元软件对CNTs接触时的相互作用以及对带有CNTs/Cu复合柔性层的惯性开关动态响应进行了仿真分析,此外,利用Comsol多物理场软件对基于静电锁定的MEMS惯性开关可动吸合单元进行了动态响应仿真分析。在对溅射、光刻、复合电镀、绝缘膜旋凃和释放等单元工艺研究的基础上,设计了接触增强MEMS惯性开关的整体集成制造工艺路线,并逐步优化其制作工艺流程,最终完成了带有CNTs/Cu复合层柔性电极的MEMS惯性开关以及基于静电锁定的MEMS惯性开关可动吸合单元的集成制作。最后,利用落锤实验对带有CNTs/Cu复合柔性电极的MEMS惯性开关进行了测试,并通过探针仪对静电锁定MEMS惯性开关可动吸合单元样品进行了静电吸合测试。结果表明,带有CNTs/Cu复合柔性电极的惯性开关接触时间约为112μs,与仿真结果(100μs)具有很好的一致性,且比传统刚性碰撞惯性开关的接触时间显著延长,静电锁定的惯性开关可动吸合单元目前则可实现轻微吸合,在接下来的研究中将对其进行优化和性能提升。