多孔硅气体传感器

介绍了多孔硅气体传感器的原理和优点,综述了多孔硅气体传感器测量氮氧化物和几种有机气体的机理、方法及最新的研究进展,并分析了传感器的选择性和稳定性,展望了多孔硅气体传感器应用前景。     

多孔硅相对湿度传感器的设计

基于对三明治型与平铺型两种多孔硅湿度传感器结构的灵敏度分析与比较,结合两种结构的优点,设计出新的传感器的结构。通过对该结构湿度传感器的性能测试,得出该传感器的灵敏度为1.1 pF/RH%,响应时间为73 s,温度湿度系数为0.5%RH/℃,该湿度传感器适用于在中低湿环境中测量,在每隔20 d的时间对传感器跟踪测试,证明该传感具有较好的稳定性。此外为了传感器可以自解吸附,该传感器采用多晶硅为传感器加热除湿,在金属电极上溅射一层钝化层以防止电极被水汽腐蚀。     

基于MEMS工艺的压阻式湿度传感器的设计制作

提出用硅-硅直接键合的SOI片制作压阻式湿度传感器.它是利用涂覆在硅膜上聚酰亚胺膜吸湿发生膨胀,导致双膜结构发生弯曲产生应力的原理进行工作的.为了确定传感器结构、优化尺寸,采用ANSYS软件进行了模拟计算、设计了MEMS湿度传感器的制造工艺,对制作的微湿度传感器进行了测试,其灵敏度为0.21 mV%RH,最大湿滞为8%RH.     

氧化钨纳米线修饰多孔硅结构的制备及NO2气敏性能研究

针对多孔硅气敏传感器在室温下对NO2气体灵敏度较低、选择性不强的问题,采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,然后在多孔硅顶部溅射沉积金属钨薄膜并经高温热处理氧化形成WO3纳米线,制备出WO3纳米线修饰多孔硅结构及其气敏传感器,对WO3纳米线/多孔硅材料进行了SEM和XRD分析,测试了传感器室温下对NO2的气敏特性。结果表明,制备WO3纳米线的最佳热处理条件是700℃,此温度下增加金属钨膜溅射时间可提升WO3纳米线的生长密度? 所制备的传感器对NO2气体表现出反型气敏响应,特别是溅射1min金属钨的样品显示出优异的NO2室温探测能力与选择性,对4×10-6NO的气敏灵敏度是单纯多孔硅样品的 5.8倍。     

多孔Al2O3电容式湿度传感器 长期漂移的机理研究

本文通过对多孔Al_2O_3薄膜的显微结构形貌和晶相组成的跟踪检测,观察了多孔Al_2O_3薄膜几何结构和晶相的经时变化.对其原因进行了探讨,从而对多孔Al_2O_3电容式湿度传感器响应的长期漂移机理进行了详细讨论,并指出了克服或改善这类湿度传感器漂移的方向.     

有机溶剂在P型宏多孔硅电化学腐蚀中的应用研究

近年来,多孔硅以其良好的光学、热学、电学以及机械特性使其在微传感器技术领域得到广泛的应用,电化学腐蚀多孔硅的各种方法与原理引起越来越多的关注。研究了P型硅的电化学腐蚀过程中,在腐蚀溶液中使用有机溶剂对多孔硅的制备、速率、成孔机理等方面的影响。研究发现,在分别使用有机溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)的氢氟酸(HF)腐蚀溶液中,可以制备出孔壁光滑、具有高深宽比的高质量P型宏多孔硅,并发现了一种快速腐蚀P型宏多孔硅的方法,得到高达1900μm/h的腐蚀速率,这有助于提高多孔硅在微传感器批量化生产应用中的效率。在涌流模型基础上,分析了有机溶剂的氧化性和质子(H)提供能力,以及在P型多孔硅快速腐蚀过程中的作用。     

结合LAPS及纳米多孔硅的气体传感器研究#

结合光寻址电位传感器及纳米多孔硅技术研制了一种新型的气体传感器.该传感器结合光寻址电位传感器的微机电系统工艺和平面器件特点以及纳米多孔硅的高灵敏度特性,对实现进一步细胞代谢气体的检测提供了一种可能的手段.初步实验结果表明,在室温条件下,该气体传感器对于乙醇气体具有较明显的响应,并具有一定的浓度梯度特性,证明该传感器的设计是可行的.     

Si—MOS湿度传感器在微电子工业和制茶工业在线检测中的应用

<正> 一、Si—MOS湿度传感器及其二次仪表 Si—MOS湿度传感器系上海市“六五”攻关项目,由中科院上海冶金所研制成功。该传感器在本质上是一个以低阻单晶硅衬底和多孔Au膜为上、下电极,以多孔Al_2O_3为湿敏介质的MOS电容结构     

多孔Al_2O_3薄膜感湿材料的湿敏特性研究

通过对阳极氧化多孔Al2 O3 薄膜感湿材料的制备工艺及其电容湿敏特性进行研究 ,将阳极氧化参数对多孔Al2 O3 薄膜的结构和形态的影响与多孔Al2 O3 薄膜作为湿度传感器感湿材料的湿敏特性联系起来进行分析 ,为优化制备工艺参数提供更充分的实验数据 ,使新型多孔Al2 O3 薄膜湿度传感器具有更好的感湿特性。     

一维多孔硅光子晶体及其缺陷模的DBR结构透射光谱计算机模拟

本文利用计算机模拟出一维光子晶体具有缺陷模态DBR结构的多孔硅在自然光下的透射谱,并对其做为潜在传感器的应用提出看法。本文同时揭示多孔硅不同DBR堆垛结构对于自然光的反射原理,其计算机模拟结果就是不同介电常数多孔硅材质的不同DBR堆垛结构透射可见光范围内的特定频率透射谱线。     

水热腐蚀铁钝化多孔硅的湿敏特性研究

采用水热腐蚀铁钝化法在单晶硅片上生长铁钝化多孔硅(IPS)薄膜,以IPS为感湿介质制成湿敏元件。在不同湿度环境以及测试频率下,测出其电容值,得到了IPS的湿敏特性曲线。研究发现,当相对湿度从11%RH逐渐增加到95%RH的过程中,在测试频率为100Hz时,IPS湿敏元件的电容值增大幅度达1500%,电容响应时间在升湿过程和脱湿过程分别为15s和5s,并且IPS湿敏元件的温度系数在15℃到35℃的范围内较小。结果表明:IPS湿敏元件的特性包括灵敏度、响应时间以及温度系数等均优于多孔硅(PS)湿敏元件的特性。     

Study of long-term drift of a porous silicon humidity sensor and its compensation using ANN technique

Aging of porous silicon (PS) material is one of the important constraints for its large-scale commercial use as an accurate and reliable humidity sensor. It causes gradual drift of the sensor output with the passage of time. Present paper reports the systematic studies on the aging of the porous silicon humidity sensor with an objective to develop a signal-processing unit to compensate its long-term drift. Drift of the porous silicon sensor is first determined experimentally by periodic recalibration of the sensor with respect to a standard sensor. An ANN-based model is then developed, which can compensate drift due to its aging. Compensating ANN model is then hardware implemented using a simple electronics circuit. Experimental results using the circuit show that drift of approximately 13.5% has been compensated effectively.     

多孔硅湿敏元件的频率特性

用多孔硅作为湿敏元件, 室温下在20Hz~100kHz频率范围,湿度从11%RH升至95%RH进行实验。结果表明:不同测试频率对多孔硅湿敏元件有较大影响,低频范围测量灵敏度高;高频范围效果不佳。讨论了频率影响的机理,其理论分析和实验结果一致。     

基于LCP衬底的柔性湿度传感器研究

介绍了一种新型柔性电容式湿度传感器.该柔性电容式湿度传感器采用液晶高分子聚合物(LCP)作为衬底,金属铜(Cu)作为叉指电极,聚酰亚胺(PI)作为湿度传感器的湿敏介质.LCP衬底的应用使得该传感器具有良好的柔性和可弯曲性.该柔性湿度传感器与传统硅基湿度传感器相比较具有成本低廉、结构简单、制作方便等优点.该柔性湿度传感器在25℃下的平均灵敏度为0.04%pF/%RH,最大回滞为±4.16%RH,其平均灵敏度在25℃~70℃范围内受温度影响较小.在25℃下其响应时间和恢复时间分别为36 s和39 s.该柔性湿度传感器可以应用于环境湿度检测、人工电子皮肤系统和可穿戴设备等领域.     

以石墨粉为造孔剂制成的多 孔湿敏陶瓷及其特性分析

本文报道的钴铁尖晶石多孔湿敏陶瓷,具有电阻率低,电阻和相对湿度呈线性关系的特点。该材料制成的湿敏元件不需要加热清洗,性能稳定。以石墨粉为造孔剂制成多孔湿敏陶瓷,可以提高湿敏元件的湿度灵敏度,并且有利于改进湿敏元件的长期稳定性。最后,讨论了石墨的钝化作用。     

多晶硅湿敏元件的研究

用外延生长法,在具有二氧化硅层的单晶硅衬底上外延生长一层多晶硅,采用平面工艺在其上形成具有数千个矩形小孔的精密阵列,构成多晶硅阵列式湿敏元件.对元件的特性进行了研究,其吸湿响应时间为280ms,脱湿响应时间为620ms.在理论上,引入两种水分子与阵列作用机制,其一,水分子与多晶硅晶界的作用;其二,水分子与阵列结构的碰撞作用.由此计算了元件阻值随相对湿度变化的关系为R=R_0(1-Ax%)/(1+Dx%)将理论值与实验值进行比较, 两者吻合较好.     

新型温湿敏集成传感器研制

本文介绍了一种新的湿敏薄膜材料Ta_2O_5和一种新的硅衬底材料SOI/SDB的制备技术及它们的特性,给出了包含P-N结温敏元件的FET湿度的传感器结构及其特点.