基于倾斜AlN薄膜的体声波质量传感器的制备及性能分析

提出通过改变溅射气压获得倾斜于C轴的AlN薄膜的制备方法,探讨了倾斜AlN薄膜的生长机理。以3对交替沉积的Ti—Mo金属层为布拉格声学反射层,采用MEMS工艺制备了基于倾斜AlN薄膜的、以剪切模式振动的体声波液体传感器,并对器件的S11参数进行测试分析,得到传感器的中心频率为0.8GHz,表明该器件在生物液相检测领域具有一定的应用前景。     

中国微米纳米-微纳结构对电容式柔性压力传感器性能影响的研究

设计制备出三明治结构的电容式柔性压力传感器,并对其性能进行研究.该传感器以银纳米线为电极材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性衬底,同时采用毛面玻璃和光面玻璃分别作为柔性衬底的制备模板,制备出微纳结构和平面结构的PDMS薄膜.然后采用喷涂法制备AgNWs/PDMS复合电极,以另外一层PDMS为介电层,将两电极面对面封装,得到电容式柔性压力传感器,最后系统研究了传感器的电极微纳结构对器件性能的影响.本文研究表明,具有微纳结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为1.0 kPa-1,而平面结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为0.6 kPa-1,由此可知具有微纳结构的柔性衬底能够显著提高器件的灵敏度.     

热处理工艺对合金薄膜电阻及其稳定性的影响

利用离子束溅射镀膜技术,在17-4PH不锈钢弹性衬底上直接溅射SiO2绝缘膜和NiCr薄膜,制备了一种新型的压力传感器用合金薄膜.分析了热处理工艺对合金薄膜电阻稳定性的影响,对NiCr薄膜电阻进行了4种热处理工艺,获得了使合金薄膜电阻长期稳定的热处理工艺参数:在SiOx和N2的保护下,673K退火1h,并在473K下保温24h.用该工艺能制备适应各种恶劣环境的高精度压力传感器.     

微型硅基弯曲板波器件

介绍了基于ZnO压电薄膜的微型弯曲板波(FPW)器件的设计与制作。为减小薄膜的应力,器件采用LTO/ZnO/LTO/Si3N4多层复合板结构,并采用直流磁控溅射工艺制备ZnO压电薄膜,在压电复合板结构上沉积两对叉指电极,分别用于Lamb波的激发和接收。X射线衍射分析表明,沉积的ZnO薄膜C轴高度择优;扫描电子显微镜分析表明,制备的ZnO薄膜平整、致密,晶粒生长呈现明显的柱状结构;通过分析制备的高次谐波体声波谐振器(HBAR)器件性能来间接检验ZnO压电薄膜的电学性能,HBAR器件的品质因子较高,表明薄膜有较好的压电性能。利用安捷伦E5071C网络分析仪检测FPW器件的频率响应,结果表明反对称A0模式Lamb波的实测中心频率与理论计算的频率结果基本一致。     

“中国微米纳米”一种低温制备的高灵敏度MEMS电容传声器

MEMS传声器是将声音信号转换成电信号的传感器.目前,MEMS传声器的研究主要涉及 MEMS电容传声器和MEMS压电传声器压阻传感器2种.与其它类型的MEMS传声器相比,MEMS电容传声器具有高灵敏度、高信噪比、频率响应平坦、低温度系数等突出的优点,被广泛使用在便携式设备、多媒体系统、助听器、信息采集等方面.设计和制备了一种高灵敏度的MEMS电容传声器,而且制备器件的工艺温度最高为300 ℃,可以兼容IC工艺.在本文,利用牺牲层的方法实现圆形振动薄膜,避免了方形薄膜存在的应力集中问题,并克服了干法制备圆形薄膜成本高的问题.基于聚酰亚胺材料,优化成膜工艺参数,实现低应力的圆形振动薄膜.通过设计防粘连结构,避免器件释放干燥过程中出现的薄膜粘连问题.根据振动膜应力为5 MPa,半径为2.5 mm,厚度为1 μm,电极半径为380 μm,间隙为1 μm的设计参数进行理论计算,该器件的电容在1 Pa 声压下的变化量为千分之一.与市场流通的MEMS传声器相比,高出约一个数量级,可被用于远场拾音,从信噪比极低的环境中拾取关键的声音信息.     

基于MgF2波导的谐振型乐甫波器件特性研究

在浅体声波(SSBW)器件上采用真空热蒸发法制备MgF2波导层,研究了器件的频率、插损、质量灵敏度随波导层厚度变化的特性.当波导层厚度约为2.48 μm时,器件的插损最小(-23.93 dB);当波导层厚度约为6.5 μm时,器件获得了最大质量灵敏度416.7 cm2·g-1.并分析了不同沉积速率对薄膜质量的影响.实验结果表明:要制备高质量的薄膜必须采用低的薄膜沉积速率,MgF2薄膜可作为乐甫波器件的波导层材料.     

基于低缺陷ZnO电子传输层的PbS量子点光电探测器研究

PbS胶体量子点因其光吸收系数高、制备成本低、沉积工艺简单、带隙可调等优点,成为备受关注的新型红外探测纳米材料。光电二极管结构的PbS量子点光电探测器通常使用高透过率、高电子迁移率的ZnO来制备N型层,以加快光生载流子的分离和提取。但是通过溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜在制备过程中会在薄膜中产生缺陷,限制ZnO层性能的发挥。本文通过调节ZnO前驱体溶液的浓度成功制备出缺陷更低的ZnO薄膜并应用于ZnO/PbS光电探测器件,经测试,当溶液浓度为0.7M(mol/L)时,所制备的器件表现出最佳的性能,在1 600 nm处的响应度和探测率分别为0.32A/W和3.48×10¹¹Jones,外量子效率为25%,器件的响应时间为τ_R=130μs,τ_F=20μs。这项工作为PbS量子点光电器件性能的优化提供了新的解决方案。     

偏轴射频磁控溅射生长 LiPON 在高性能全固态 薄膜锂离子电池中的应用

全固态薄膜锂离子电池(Thin Film Lithium Ion Battery,TFLB)在微型器件储能领域具有巨大的应用潜力,传统上多采用射频磁控溅射生长LiPON薄膜的方法获得稳定的固态电解质层.文章主要研究了基于偏轴磁控溅射技术的LiPON薄膜制备方法,通过改变薄膜沉积过程中的N2气压值,在0.2 Pa气压下获得了锂离子电导率达到2.4×10-6 S?cm-1的固态电解质层;同时,将优化后的LiPON薄膜应用于LiCoO2/LiPON/Li结构的TFLB中.实验结果表明,TFLB在0.1 C倍率下首次放电容量可达62.1μA?h?cm-2?μm-1,而在高倍率(4 C)条件下放电容量依然可达51.7μA?h?cm-2?μm-1,经过0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、4 C倍率条件下各5次充放电循环后,TFLB在0.1 C倍率下的容量保有率仍高达90%,展示出了良好的器件性能.     

基于弹性膜片的薄膜溅射式拉力传感器研究

介绍了一种基于弹性膜片结构的拉力传感器,敏感元件薄膜电阻应变栅采用离子束溅射、光刻技术与弹性体结合成一体。文中给出了传感器的基本结构及零点补偿和信号转接电路,介绍了薄膜电桥的制备过程,并对弹性体进行了仿真与分析。实验结果显示,该传感器在满量程范围内能满足设计要求,其额定载荷为850 N,灵敏度优于0.01377 mV/N。且其安全过载系数约为6.62,为同类拉力传感器的2~3倍。对传感器的标定表明,该传感器的综合误差不大于额定输出的0.013%。     

基于PVDF的高压电性薄膜制备工艺研究

针对国内的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电传感器仅限于实验室阶段,仍需要大量进口的现状,通过对PVDF压电特性分析,结合传感器产品的结构,进行PVDF压电传感器的制备工艺的研究。对工艺过程中的初始薄膜制备、单轴拉伸、高压极化和磁控溅射等主要工艺进行制备工艺参数的探索,获得了PVDF压电敏感薄膜,并采用聚酰亚胺材料进行封装,得到PVDF压电传感器。对该传感器进行关键参数静态压电系数d_(33)的测试,结果为13.1PC/N,获得了满足实际工程使用的PVDF压电传感器产品。