传感器用声表面波梳状频谱振荡器

本文叙述了采用长延迟线的声表面波梳状频谱振荡器(SAWCSO)在传感器中的应用。此SAWCSO在千赫范围内产生稍不稳定的窄脉冲。速度变化的相对灵敏度接近理论最高值,并且至少是单模振荡器的两倍。     

声表面波延迟线振荡器为核心的气体传感器

声表面波(SAW)器件的工作频率随基片表面上的负载质量变化而发生漂移,通常利用这一性质作气相分析与检测,已经有了若干用SAW延迟线器件制成的化学传感器。传感器表面涂着一层有化学选择性的薄膜,这一涂层则在化学分析时有选择地吸收待测气体分子,涂层在吸收了气体后发生一些物理变化,因而这种传感器的灵敏度与SAW延迟线表面上的涂层对气体的吸收量有关。许多实际使用的传感器是用双SAW延迟线组成的,它们集成在一片基体上,并在一个延迟线表面上涂上气体吸附薄膜,而另一个则不涂任何物质。 本文讨论了这种传感器的若干问题,如温度影响、响应时间以及频率变化与气体浓度间关系的非线性。最后提出了在传感器应用时的改进方法与措施。     

声表面波气压传感器的研究

本文介绍一种具有数字信号输出的声表面波气压传感器。它具有灵敏度高、非线性误差小、重复性好等特点;详细介绍了样品SAW气压传感器的工作原理、结构设计;给出了性能测试结果,并进行了分析讨论;提出了进一步改进性能的设想。     

声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度的研究

理论上研究了声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度对系统灵敏度的影响.分析了气体浓度、敏感薄膜厚度、敏感薄膜密度对系统灵敏度的共同影响.提出了最佳薄膜厚度的概念,并给出了相应的关系式.     

声表面波气体传感器研究进展

从机理模型构建、物理功能结构优化两方面出发对覆盖聚合物敏感膜的高性能声表面波(SAW)气体传感器技术进行了研究和探讨.实验研制了一种以具有高频率稳定性的声表面波延迟线型振荡器为传感元,结合六氟异丙醇基聚硅氧烷敏感膜的SAW传感器,开展了针对DMMP的检测实验,检测下限与检测灵敏度分别达到了0.04 mg/m3和485 Hz/mg/m3.     

声表面波压力传感器的研制

本文简单介绍了声表面波压力传感器的结构设计与原理;给出了试样的初步测试结果以及分析讨论;提出了进一步改进性能的措施。     

声表面波化学战剂气体传感器的研究

介绍了声表面波气体传感器的基本工作原理和设计方法,通过SAW芯片拓扑结构、敏感膜、覆膜工艺和信号处理电路等方面的优化,研制出两种SAW化学战剂气体传感器,具有灵敏度高、响应和解吸附快,抗干扰能力强的特点。     

国外声表面波传感器开发近况

以声表面波气体、温度和压力传感器为例，介绍了国外声表面波传感器的开发近况。指出了开发的重点、难点及今后的发展方向。     

声表面波无源传感器及其遥测系统的研究

本文研究设计了一声表面波无源传感器及其遥测系统，通过实验证实，这种传感器及其系统是一种完全可行的方案，它具有较高的灵敏度，能应用于普通传感器所无法应用的特殊场合，具有广阔的应用前景。     

蓝宝石衬底上氮化镓薄膜的声表面波特性研究(英文)

研究了蓝宝石上非掺杂GaN,p型GaN和p-GaN/n-GaN 3种薄膜材料的声表面波特性。在p型GaN薄膜中观测到中心频率分别为255MHz和460MHz的Rayleigh模和Sezawa模,插入损耗为-42dB。研究了退火工艺的影响。在N2中800K温度下退火,Rayleigh模和Sezawa模的旁带抑制比分别提高了5.5dB和10.2dB。结果表明具有高阻、足够厚度和高表面质量的GaN薄膜在射频单片集成滤波器领域具有广阔的应用前景。     

声表面波ZnO薄膜紫外探测器的响应机制研究

通过射频磁控溅射法在以128°Y-X LiNbO3为压电衬底的声表面波(SAW)小波器件上沉积了一层ZnO薄膜作为紫外光敏感膜,利用网络分析仪对所制备探测器的紫外光响应特性进行了测试。实验结果表明,在波长365nm、光强210μW/cm2的紫外光照射下,探测器的频移量最大可达到37kHz,且具有良好的可重复性。探测器的紫外光响应过程和暗场恢复过程均包含了一个快过程和一个慢过程,前者决定于ZnO薄膜表面氧气分子的吸附与解吸附过程,而后者则决定于外界氧气分子与ZnO内部本征缺陷间的慢交换过程。最后,结合声电效应和半导体光电导效应分析给出了探测器紫外光响应过程和暗场恢复过程的理论公式。该文对基于ZnO薄膜的高灵敏度SAW紫外探测器响应机制的揭示,为其瞬态特性的改善和实用化提供了思路。     

S型双声路声表面波质量传感器

报道了在128°Y切割X传播方向的LiNbO3基片上设计并研制的中心频率为122MHz的S型双声路质量传感器,它能有效地克服环境温度的影响。阐述了该传感器的器件结构及设计,并采用延迟线振荡的方式对器件的性能进行测试。测试结果表明,该器件相对温度系数良好,仅约为10Hz/°C。器件的质量沉积效应灵敏度约为3.8GHz·cm2/g。     

表面波飞机结冰传感器的研究

首先分析了覆盖冰层的各向同性半无限大弹性体中的声表面波(SAW),求得了声表面波波速与冰层厚度间的关系.结果表明,当冰层厚度为0时,求得的波速与没有冰层覆盖相对应的半无限大弹性体的声表面波波速相同;当冰层厚度不断增加时,求得的声表面波波速趋向于冰层中的波速.随后分析了基体是各向同性无限大弹性板的情况.计算结果表明,由于弹性板与冰层的相互作用,实际振动会出现多个声表面波模态和相应的波速.     

High‐Performance,Transparent Thin Film Hydrogen Gas Sensor Using 2D Electron Gas at Interface of Oxide Thin Film Heterostructure Grown by Atomic Layer Deposition

A high‐performance, transparent, and extremely thin (<15 nm) hydrogen (H₂) gas sensor is developed using 2D electron gas (2DEG) at the interface of an Al₂O₃/TiO₂ thin film heterostructure grown by atomic layer deposition (ALD), without using an epitaxial layer or a single crystalline substrate. Palladium nanoparticles (≈2 nm in thickness) are used on the surface of the Al₂O₃/TiO₂ thin film heterostructure to detect H₂. This extremely thin gas sensor can be fabricated on general substrates such as a quartz, enabling its practical application. Interestingly, the electron density of the Al₂O₃/TiO₂ thin film heterostructure can be tailored using ALD process temperature in contrast to 2DEG at the epitaxial interfaces of the oxide heterostructures such as LaAlO₃/SrTiO₃. This tunability provides the optimal electron density for H₂ detection. The Pd/Al₂O₃/TiO₂ sensor detects H₂ gas quickly with a short response time of <30 s at 300 K which outperforms conventional H₂ gas sensors, indicating that heating modules are not required for the rapid detection of H₂. A wide bandgap (>3.2 eV) with the extremely thin film thickness allows for a transparent sensor (transmittance of 83% in the visible spectrum) and this fabrication scheme enables the development of flexible gas sensors.     

基于柔性衬底的磁声表面波谐振器

针对在柔性衬底上制备非晶软磁薄膜的技术难题,该文研究并制作了一种基于柔性聚酰亚胺(PI)衬底的磁声表面波(MSAW)谐振器。通过在柔性PI衬底上溅射沉积了非晶FeCoSiB磁致伸缩薄膜和ScAlN压电薄膜,光刻制备了叉指电极,并形成IDT/ScAlN/FeCoSiB/PI层状结构,成功获得了柔性MSAW谐振器。采用X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的结构和表面形貌及利用振动样品磁强计(VSM)和短路微带线法测试了FeCoSiB薄膜的静态磁性和高频磁谱特性,最后在探针台上利用矢量网络分析仪对器件进行测试,并与COMSOL仿真结果进行对比。实验结果表明,该MSAW器件有两个谐振峰,其中瑞利波出现在28.32 MHz,兰姆波出现在93.69 MHz。     

基于薄膜体声波谐振器的高灵敏度质量传感器

提出了一种针对于生物传感应用的薄膜体声波谐振(Thin film bulk acoustic resonator,FBAR)质量传感器。薄膜体声波谐振器谐振频率非常高(GHz数量级),同时具有很高的品质因数,因此基于这种器件的质量传感器具有非常高的质量灵敏度。提出了三对全金属Al-W层作为布拉格声学反射层的FBAR,采用AlN作为压电层,制备出了固态装配型FBAR传感器。通过淀积不同厚度Al层顶电极,对器件的质量灵敏度进行了分析,得到质量传感器串联谐振频率在2.8GHz附近,质量响应度达到5×10-4ng/Hz/cm2,可以实现分子量级的质量传感。     

基于声表面波聚二甲基硅氧烷薄膜形变研究

提出了一种新的聚二甲基硅氧烷薄膜形变方法。在128°YX-LiNbO3压电基片上光刻叉指换能器,其激发的声表面波在压电基片上亲水表面的阻力共同作用下挤压微槽内水相微流体,使得其上的聚二甲基硅氧烷薄膜发生形变。采用红色染料溶液微流体为实验对象进行聚二甲基硅氧烷薄膜形变实验,结果表明,所提出的方法可有效实现聚二甲基硅氧烷薄膜形变,且与激发声表面波的电信号功率、水相微流体的体积及薄膜厚度有关。在13μL水相微流体,薄膜厚为12.5μm,电信号功率为26.5dBm时,薄膜最小形变距离为280μm。     

采用粉末溅射的薄膜型气敏元件与测试特性

利用粉末溅射,研究了 SnO2/CeO2微型平面薄膜。结果表明:薄膜最佳掺杂范围(5%~20%)、最佳灵敏度膜厚(150 nm)、响应时间与恢复时间随膜厚变化遵循次方定律;制备出稳定性好的气敏元件,灵敏度 S 为 20~80,对航空汽油气选择性 Sl为 8~20,响应时间τs<10 s,恢复时间τc<15 s。并对影响灵敏度测试的条件,例如测试电压、湿度影响、反应温变等进行了分析。     

高灵敏度硅酸镓镧声表面波压力传感器研究

为提高硅酸镓镧(LGS)声表面波(SAW)压力传感器的灵敏度,研究了一种采用点压式压力传递结构的SAW压力传感器。理论上采用压电微扰理论和有限元法结合,使用有限元法获得压力作用下LGS基片的应力、应变,并将该应力、应变量代入叠加偏载的电弹方程和一阶微扰方程,求得传感器的压力灵敏度。计算表明0~0.4 MPa压力范围内其归一化压力灵敏度为0.065×10-6/psi,与空腔结构LGS SAW压力传感器相比,该结构的灵敏度提高了约9倍。基于上述分析结构,制作了一种基于LGS(0°,138.5°,26.7°)的点压式压力传递结构的SAW传感器,实验结果和理论分析吻合。