介電泳操控納米材料及其在微納傳感器中的應用.pdf

1、隨著微納米技術的不斷發(fā)展，微納米材料所具有的很多獨特特性不斷為大家所認識，納米材料被認為是極具潛力的納米電路的結構單元和性能超群的敏感材料。在這些具體的器件應用中，需要將納米材料放置在預先設計的微納米結構中。例如，在采用納米結構作為敏感元件構造電學傳感器時，通常需要將作為傳感材料的納米結構跨接在兩電極之間，以便利用將其特性隨測量對象的變化以電信號的形式傳出。所以有選擇地將微納米材料安放到指定的位置，是它在傳感器及其它電學系統(tǒng)應用中的首先

2、要解決的問題。本文圍繞新型納米氧化鋅半導體材料，研究了其在毫米間隙和微米間隙電極條件下，介電泳操控的主要影響因素和操控規(guī)律，并在此基礎上開展了濕度傳感器方面的研究工作，取得了多方面創(chuàng)新性的研究成果。主要研究內容包括： ⑴通過水熱法制備了納米氧化鋅棒狀結構。并對所制備的納米氧化鋅結構進行了性能表征，為制作基于納米氧化鋅的濕敏傳感器提供結構豐富的敏感材料。 ⑵采用大尺寸的二氧化硅棒狀結構在自行制作的毫米間隙電極中間進行介電泳

3、操控原理性實驗，以便了解介電泳操控的主要影響因素，并對與該操控電極結構運用阻抗測試的方法進行了濕度測試，實驗結果表明，該種濕度傳感器具有很好的靈敏度及重復性。該工作同時為之后的電極小型化做好準備。 ⑶采用蒸鍍、光刻等標準IC工藝制作多種圖形多種間隙的微米級電極結構。利用水熱法ZnO納米結構的比表面積大，吸附性好的特點，將其與微電極結合，運用介電泳操控的方法將ZnO納米棒定位于電極中間，主要從電極間隙、外加電壓大小、頻率、溶液濃度

4、、電極形貌等方面來研究介電操控的主要影響因素，并利用該電極制成濕度傳感器，從靈敏度，穩(wěn)定性，重復性，抗干擾等方面來研究傳感器在不同濕度情況下的性能。研究結果表明，氧化鋅納米材料是一種很有前途的濕敏材料同時基于該材料的的濕度傳感器也具有一定的潛在應用價值。 ⑷開展了對無線傳感器的初步研究。利用基于介電泳操控的納米氧化鋅棒濕度傳感器速度快，輸出為數(shù)字量的特性，制作了一個無線傳感器系統(tǒng)樣機。該無線傳感器通過現(xiàn)有的GSM發(fā)射模塊發(fā)射由該