GaAs基矢量水聲傳感器工藝設(shè)計(jì)與性能測(cè)試.pdf

1、微/納電子機(jī)械系統(tǒng)(M/NEMS)具有小型化、低功耗、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，可以完成大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)，也可嵌入大系統(tǒng)中，把自動(dòng)化、智能化和可靠性提高到一個(gè)新的水平。基于摻雜硅壓阻效應(yīng)的MEMS器件研究已經(jīng)有幾十年的歷史，并獲得了廣泛地應(yīng)用。但是硅壓阻效應(yīng)存在靈敏度不夠高，且電阻率變化對(duì)溫度的依賴性較大等缺點(diǎn)，限制了其在高精度、高靈敏傳感場(chǎng)合的應(yīng)用。 本論文基于共振隧穿結(jié)構(gòu)(RTS)的介觀壓阻效應(yīng)，對(duì)GaAs基矢量水聲傳感

2、器的設(shè)計(jì)、加工方法和測(cè)試等進(jìn)行了研究。論文主要包括三個(gè)方面的工作：RTS的壓阻系數(shù)標(biāo)定、GaAs體加工工藝和水聲傳感器設(shè)計(jì)與測(cè)試。論文采用分子束外延(MBE)技術(shù)在半絕緣GaAs襯底上生長(zhǎng)了GaAs/AlAs/InGaAs雙勢(shì)壘RTS，并加工出了具有明顯微分負(fù)阻(NDR)效應(yīng)的共振隧穿器件。分別采用顯微拉曼-探針加壓系統(tǒng)、離心機(jī)-Agilent4156C半導(dǎo)體特性分析儀測(cè)試系統(tǒng)和振動(dòng)臺(tái)-電橋解算電路系統(tǒng)對(duì)RTS的介觀壓阻現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試

3、，獲得了較相近的最大介觀壓阻系數(shù)：10-9pa-1量級(jí)(NDR區(qū))；對(duì)GaAs基控制孔和腐蝕自停止體加工工藝進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)并采用控制孔技術(shù)加工出了四梁-方塊水聲傳感器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；最后，在杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所(715所)，對(duì)封裝后的矢量水聲傳感器指向性、頻響和靈敏度等進(jìn)行了初步測(cè)試。獲得了較好的“8”字形矢量指向性和頻響曲線，水聲傳感器的靈敏度在1KHz時(shí)達(dá)到-184.6dB。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于將量子阱共振隧穿材料與M/NEMS相