微电子机械系统(MEMS,Micro-electro-mechanical-system)是指可批量制备的,集微型结构、微型传感器、微型执行器,信号处理和控制电路,以及接口、通信和电源于一体的微型器件或系统,其特征尺寸从微米量级到亚微米量级。由于其小型化、低成本和高性能等优势,被广泛应用于航空航天技术领域,尤其是微卫星的开发和研究。面对复杂的太空环境,各类MEMS器件必须进行抗辐射研究以适应中长期的空间应用。目前,MEMS辐射可靠性的研究主要集中于几类常见MEMS器件在辐照环境下的性能退化和失效现象,而对应失效机理的研究相对匮乏。各类电介质材料作为导电隔离层,常用于MEMS表面微加工器件中,其在空间环境中的可靠性将影响MEMS器件的空间应用寿命,因此电介质的空间可靠性研究对于MEMS器件的空间应用具有重要意义。本文首先简要介绍了微电子机械系统(MEMS)的基本原理和概念,并对目前已经在轨应用的MEMS器件做了整理归纳。综述了空间辐射环境、基本的MEMS辐照损伤机制和失效原理,以MEMS加速度计、MEMS梳齿驱动器和RF MEMS开关为典型介绍了MEMS空间辐射效应的研究方法和研究成果。接着,介绍了两类常见RF MEMS开关的设计结构和工作原理,总结了电容式RF MEMS开关在实际应用中的失效过程,详细介绍了与电容式RF MEMS开关失效密切相关的电介质层电荷注入效应。然后,本文设计了MEMS中氮化硅电介质空间应用可靠性研究的实验方案,主要包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容结构的设计和关键的微加工工艺流程,具体的辐照实验方案以及MIM电容电流-电压特性的测量方案。利用高精度半导体参数分析仪测量了MIM电容在辐照前、以及不同γ辐照剂量后的电流-电压特性。对不同电压范围内的测量数据分别处理,确定了本文测试结构中电介质薄膜的导电过程分别为欧姆电流机制、空间电荷限制电流机制和Frenkel-Poole发射电流机制。在此基础上,结合不同导电过程的能带结构分析建立了MIM电容中电介质薄膜的欧姆电流随γ辐照的定量分析模型,对空间电荷限制电流和Frenkel-Poole电流的γ辐照效应进行了定性分析和解释。本文利用高剂量率的γ辐照源对MEMS中氮化硅电介质的空间应用可靠性从理论和实验两方面进行了相应的研究,实验结论对于含有电介质材料的MEMS器件,尤其是RF MEMS开关的空间可靠性研究具有一定参考意义。