用于氣體傳感器的聲表面波延遲線研究.pdf

1、聲表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)氣體傳感器由于具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、體積小、成本低等特點(diǎn),受到學(xué)術(shù)界和企業(yè)的廣泛關(guān)注,成為目前傳感器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。延遲線作為SAW氣體傳感器的核心器件,其結(jié)構(gòu)和質(zhì)量是影響傳感器性能的重要因素。但由于受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的限制,其性能還不能夠盡如人意,尤其高性能SAW延遲線加工難度大,對(duì)微細(xì)加工水平要求很高,難以批量化生產(chǎn),現(xiàn)有的工藝水平更制約了器件的高頻化和在設(shè)計(jì)上的靈活

2、性。
　　本文給出了一種SAW延遲線的設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇,并針對(duì)其特殊結(jié)構(gòu)和對(duì)工藝的要求,將電子束光刻、X射線光刻和剝離技術(shù)相結(jié)合,在深入研究電子束光刻和X射線光刻工藝的基礎(chǔ)上,成功研制了頻率為476MHz的SAW延遲線。采用的工藝路線能容易實(shí)現(xiàn)亞微米尺寸的SAW延遲線的制備,可達(dá)到器件的高頻化和在設(shè)計(jì)上的靈活性。其最大的優(yōu)點(diǎn)是效率高,使批量生產(chǎn)高性能SAW氣體傳感器成為可能。課題主要研究內(nèi)容包括:
　　1.對(duì)SAW氣體傳感器的

3、發(fā)展概況進(jìn)行了綜述;介紹了SAW氣體傳感器的工作原理和其兩種基本形式;討論了延遲線與氣體傳感器性能的關(guān)系;闡述了目前SAW延遲線所存在的問題和制備技術(shù)。
　　2.介紹了SAW延遲線的基本理論:瑞利波及其在壓電介質(zhì)中的性質(zhì)、聲表面波的產(chǎn)生和接收的原理、叉指換能器(IDT，Inter-Digital Transducer)特性及參數(shù)分析。為掌握器件特性和研制做準(zhǔn)備。
　　3.研究了高頻率、高Q值及低插損SAW延遲線設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

4、,包括基片材料和電極材料的選擇、叉指換能器的設(shè)計(jì)、溫度穩(wěn)定性等問題。從而了解476MHz的SAW延遲線結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以制定合理的制作技術(shù)路線。
　　4.指出476MHz聲表面波延遲線的制備難點(diǎn),根據(jù)其特殊結(jié)構(gòu)和對(duì)工藝的要求,提出采用電子束光刻、X射線光刻和剝離技術(shù)相結(jié)合的方法制備高性能延遲線的技術(shù)路線:首先利用電子束光刻制備X射線光刻掩模,然后利用X射線光刻進(jìn)行復(fù)制,最后通過剝離工藝得到SAW延遲線。對(duì)制備出的器件進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果證