微机械谐振器是在共振频率下振动的微机电典型器件。微机械谐振器具有高精度、低延迟、大动态范围等优点。由于兼容集成电路制造工艺,同时又具有低成本、高集成度、功能多样化等诸多优势。品质因数是微谐振器最重要的性能参数之一,直接影响谐振器的分辨率和灵敏度等指标。品质因数由微谐振器中的固有阻尼和外部阻尼共同决定。外部阻尼,如空气阻尼、表面阻尼和锚区阻尼等可通过合理的设计或制造工艺消除。但固有阻尼,如热弹性阻尼,只能被减小不能被彻底消除,决定了微机械谐振器品质因子的上限。近年来,随着微机械谐振器的广泛应用与发展,热弹性阻尼的研究逐渐引起学界和工业界的高度重视,一直是微机电系统领域的研究热点之一。随着MEMS技术的更新换代,传统的单层结构谐振器由于功能单一及控制手段有限,无法满足日益增长多功能和高性能的要求。因此,复杂的结构几何形状和先进材料被越来越多采用。本文以多层MEMS微梁微板谐振器为研究对象,分别研究了双层微梁、部分覆盖双层微梁和多镀层微圆板的热弹性阻尼模型及特性。本文的主要创新点和研究成果如下。首先,以双层微梁谐振器为研究对象,提出了考虑厚度和长度方向热传导的二维热弹性阻尼解析模型。概括出决定二维模型与一维模型差异的两个关键因素。提出了一种修正的归一化频率,研究了长厚比、结构边界条件和模态阶次对热弹性阻尼的影响。研究发现:二维模型精度优于一维模型,但收敛速度低于一维模型。此外,还发现热弹性阻尼频率谱的多峰现象是由热扩散系数相差过大造成的,而不是Zener模量相差过大造成的,可利用材料的热扩散率来解释热弹性阻尼谱的单峰和多峰现象。其次,以部分覆盖双层微梁谐振器为研究对象,建立了考虑厚度和长度方向热传导的二维热弹性阻尼解析模型。可退化为完全覆盖双层梁二维热弹性阻尼模型,并且与有限元计算结果吻合很好。全面分析了热弹性阻尼频率谱Debye峰的行为。评估了基频模式下金属镀层的长度和位置对热弹性阻尼产生的影响。研究表明:部分覆盖双层微梁热弹性阻尼模型的收敛速度低于单层梁模型,但高于完全覆盖双层梁模型。为减少热弹性阻尼,金属镀层应布置在远离梁夹紧端的位置处。具体来说,对于悬臂梁,应将镀层放置在自由端而不是夹紧端。镀层与基层的长度比不超过0.6为宜。对于固支梁,当长度比超过0.7时,热弹性阻尼值显著增加。本文研究成果为实现热弹性阻尼的优化控制提供了新思路。最后,以覆盖有多个局部镀层的微圆板谐振器为研究对象,提出了一种用于求解热弹性阻尼的理论框架。分析了当前理论模型的收敛速度,研究了简单模型的准确性和适用范围。评估了基频下镀层的半径、厚度和位置对整体热弹性阻尼的影响。同时提出适用于MEMS设计中快速评估热弹性阻尼的简单模型。分析发现:模型的收敛速度随镀层厚度和覆盖区域的增加而降低。同时还发现Si O2镀层可降低整体结构的热弹性阻尼,并且降低幅度随着Si O2镀层的厚度和覆盖区域的增加而变大。为最大程度地减少热弹性阻尼,应使用Si O2镀层完全覆盖Si基层。此外,还发现非理想热接触界面条件会增加热弹性阻尼值,低接触热导率下不能忽略镀层半径和厚度对热弹性阻尼的影响。