多层膜气体传感器研制与特性试验

针对粉末烧结型SnO2:基气体传感器功耗大、交叉敏感、工作温度高的问题,研制了多层复合薄膜型气体传感器,以抛光的耐热石英玻璃为基片,真空磁控溅射50～70 am厚度的SnO2薄膜,在SnO2薄膜上分别溅射不连续的ZnO、AI2O3、InO等薄膜,传感器背面溅射30 μm的Ni80Cr20电阻合金作为传感器加热电阻,用薄膜热电偶测量传感器工作温度.测试了不同的复合膜对传感器灵敏度和选择性的影响,并对传感器的吸附与解吸速度进行了测试,薄膜传感器达到相同灵敏度所需的工作温度比粉末烧结型传感器下降100～150℃,吸附解吸速度比粉末烧结型快.     

新型室温工作微机械红外探测器

提出一种基于特殊红外吸收机理和先进微机械加工技术实现的新型室温工作红外探测器.利用在特定波段对红外辐射有强烈吸收的气体作为吸收红外辐射的媒质,采用微机械加工方法制作带有弹性敏感薄膜的微气室和微电容检测结构将吸收的红外辐射能量转换为弹性薄膜的机械形变引起电容变化并通过电学方法检测,从而实现灵敏而快速的室温红外探测器件,尤其在8～14μm有良好的应用前景.     

基于硅基PZT微力传感器标定系统的初步研究

采用双晶片探头和电子天平对PZT微力传感器进行静态力标定,进而利用双晶片探头和电荷放大器对PZT微力传感器进行准静态标定,微小信号检测通过锁相放大器来实现.PZT薄膜在基体Pt/Ti/SiO2/Si<100>上用溶胶-凝胶法制备,然后在600℃下退火.PZT微力传感器完全由MEMS体硅加工工艺来实现.     

一种基于MEMS技术的新型谐振式微流量传感器

提出了一种新颖的微机械谐振式微流量传感器.该传感器采用电磁激励方式.传感器主要由1个3 μm 厚H型谐振器、1个40 μm厚的悬臂梁平板(2 000 μm×5 000 μm)以及连接平板和框架的2根40 μm厚的支撑梁组成.谐振器采用低应力富硅氮化硅SiN制作,可以方便地使用湿法腐蚀释放谐振器,从而简化工艺流程,提高成品率.文中分析了理论模型、有限元仿真(FEA)、工艺制造和测试结果.测试结果显示,传感器在1 SLM(标准L/min)流量下,频率漂移为500 Hz,分辨率达到5/1 000.但在输出(谐振器频率漂移)和输入(气体流量)间存在二次曲线关系.     

恒温式微热板电阻真空传感器

研究了微热板的传热特性,从理论上分析了恒温模式下工作温度和结构尺寸对微热板电阻真空传感器工作特性的影响.设计了一种边长为93 μm、四臂支撑的方形微热板结构的电阻真空传感器,支撑桥长65 μm、宽21 μm,微热板与衬底之间的气隙高度为0.5 μm;采用表面微机械加工技术成功实现了该传感器的加工.用恒温电路进行测试的结果显示,该微热板真空传感器气压测量范围约2～105 Pa,且响应特性与理论计算结果相符.     

Lamb波压差式微流量传感器

为提高微流体系统中的流量检测灵敏度,增大动态检测范围,实现温度补偿,提出了一种基于Lamb波的压差式微流量传感系统.该传感系统主要由两个Lamb波压力传感器和微通道组成,它利用Lamb波薄膜内应力的敏感特性,以频率计量的方式间接测量微通道两端的压力差;并采用双Lamb波压力传感器构成差动式测量结构进行温度补偿.对长20 mm,宽1 mm,高50 μm的微通道进行了流量测试实验,结果表明:在流量测试范围内,微通道两端的频率差与流量基本呈线性变化,其线性相关系数为0.999 9;在微流量传感器未进行优化的前提下,最小检测量为0.627 μL/s.     

一种用于气体检测MEMS电容式红外发光强度探测器

文章提出了一种用于气体检测的MEMS电容式红外发光强度探测器。结合理论推导和仿真分析确定了该探测器的尺寸大小,并对其制作工艺流程做了叙述。它基于气体的红外吸收热效应,借助弹性薄膜的形变将热量变化转变为电容量变化,再经基于运算放大器的电容微传感器检测电路以电压信号输出。将它与环境气室采用MEMS技术一体化,能够得到体积小、精度高和可批量生产的气体检测装置。     

利用长期稳定的Ga2O3薄膜在高温下传感还原气体

多晶半导体Ｇａ２Ｏ３薄膜代表着一种有前途的新型的传感器基础材料，工作温度高于６５０℃，常用于探测还原气体。传感器的信号是由Ｇａ２Ｏ３薄膜电导率的变化来提供。本文报导了在惰性气体中存在两种组分的还原气体混合物时的基本研究情况。针对Ｈ２和ＣＯ来说，在一定的传感器温度下，长期稳定的Ｇａ２Ｏ３薄膜的电导率与还原气体的分压关系是遵守Ｇ－Ｐｒ．ｇ．＾１／３的规律的。     

不分光红外传感器的高精度标定方法

传统的红外传感器标定方法的测量相对误差小于2%,无法完成高精度的气体浓度测量,制约了中国在不分光红外气体检测技术方面的发展.本文提出了一种结合流量控制和毛细管流速混合方法配气方法,配比出用于线性标定的多种气体浓度.利用火焰离子化探测器(FID)标定配气设备,确定标定基准,采用三次样条插值方法对不分光红外气体传感器进行高精度标定,该方法可以在量程不变的情况下,将相对误差降低到1%以内,实验证明:这种方法对各种非线性红外吸收方法都有着很好的效果.     

Ni诱导SiGe薄膜晶化烧结制备与热电势氢传感器件

在玻璃衬底上采用RF溅射法制备非晶SiGe薄膜的基础上，采用金属Ni诱导法对所制备的薄膜进行晶化烧结，并以Pt催化氢氧化放热反应和SiGe薄膜的热电势效应为原理制备出了小型热电势氢传感器。测试表明：以500℃烧结所得SiGe薄膜材料为敏感基体，在100℃工作温度下所制备的传感器对3％H2灵敏度为0．7mV，检测的浓度范围大约为0．02％-5％，且输出电压随着烧结温度的升高而升高。