收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硅基微结构SnO_2气体传感器结构改进研究

刘博  
【摘要】: 甲醛广泛应用于工业、医药等日常生活领域,而甲醛气体对人体健康十分有害。在运用传感器检测甲醛的方法中,硅基薄膜型传感器具有体积小、能耗低,易于构成大规模和多功能阵列等优点,是未来传感器发展的方向。 本文针对组内前期研制的硅基甲醛气体传感器存在的结构和功耗问题进行研究改进。设计及实验研究主要包括:①将加热电极与测量电极分层,加入隔离层;②腐蚀si和SiO2,实现硅杯结构;③制备掺杂SnO2敏感薄膜,研究Pt电极上敏感薄膜的腐蚀工艺;④气体传感器的特性研究。 论文首先描述了硅基气体传感器制作的IC工艺流程。主要工艺包括清洗、氧化、光刻、腐蚀、溅射,以及敏感薄膜的制备与腐蚀等。 为减小加热层的厚度以降低功耗,本文设计了腐蚀硅杯的光刻掩模版。采用湿法腐蚀和干法腐蚀两种方法腐蚀SiO2薄膜和Si。结合表征结果研究了湿法腐蚀机理及腐蚀速率。研究比较了两种刻蚀机进行干法刻蚀硅杯的速率、表面和截面的效果。 设计制作出传感器的两种加热电极和测试电极结构。并根据对每种结构的ANSYS热场分布仿真,对电极结构进行了优化。研究、实验、比较了三种方法制备隔离层SiO2薄膜和Si3N4薄膜:化学液相沉积法(LPD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、溅射(Sputtering), PECVD方法制备的SiO2薄膜绝缘效果最好。 用溶胶-凝胶法制备出掺杂1.5 at.%PdCl的SnO2敏感薄膜。采用台阶仪、扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射等方法对薄膜进行了表征。通过对多种湿法腐蚀SnO2薄膜的腐蚀液和腐蚀条件的研究,确定采用HF+HCl+Ti作为腐蚀液,对Pt电极上的SnO2薄膜腐蚀效果良好。 测试了新结构的硅基SnO2气体感器的性能,其最佳工作温度为175℃。测试了传感器在0.05 ppm-10ppm浓度范围的响应灵敏度以及响应和恢复时间。测试了传感器对甲醛和对乙醇、甲醇、甲苯和丙酮的交叉灵敏度即选择性。 研究影响传感器功耗的因素,减小了传感器的体积,当传感器工作区域硅衬底厚度降到70μm时,传感器功耗降到320mW,比前期研制的同类传感器功耗(2-3 W)降低一个数量级。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯良东,黄行九,周仲柏;温度对二氧化锡气体传感器响应信号的影响[J];传感技术学报;2004年04期
2 曲喜新,严康宁,张鹰;SnO_2超微粒薄膜多功能气体传感器[J];电子元件与材料;1992年02期
3 田敬民;金属氧化物半导体SnO_2气敏传感器[J];传感技术学报;1996年02期
4 汤兆胜,赵强,冯仕猛,范正修;SnO_2∶Zr薄膜对SO_2气体的光学气敏特性研究[J];光子学报;2000年03期
5 陈光增;烧结型SnO_2传感器的气敏机理[J];福州大学学报(自然科学版);1991年01期
6 傅敏恭;刘传忠;;碱土金属掺杂SnO_2气体传感器[J];化学传感器;1991年04期
7 彭士元;;加热薄膜电容式气体传感器[J];仪器仪表与分析监测;1993年03期
8 何芸,梅涛,张华安;气敏元件特性自动测量系统[J];传感器技术;1994年03期
9 姜涛,吴一平,陈建国,胡一帆,孙培祯;TiO_2薄膜型气体传感器研究进展[J];材料工程;1996年05期
10 马英仁,孟娟,徐晓峰,张振辉;Ga_2O_3薄膜气体传感器工作机理的研究[J];哈尔滨理工大学学报;1997年03期
11 刘传桂,邵晶;半固态控制电位电解型SO_2气体传感器的研究[J];传感技术学报;2002年04期
12 孙再吉;;高灵敏碳纳米管微型气体传感器[J];半导体信息;2003年05期
13 石春燕,王剑钢;人工神经网络在混合气体定量检测中的应用[J];自动化技术与应用;2004年07期
14 熊力;吴展;刘玉洁;;半导体一氧化碳敏感材料研究进展[J];气象水文海洋仪器;2007年04期
15 郑阳新;;厚膜CO气体传感器[J];仪表技术与传感器;1979年06期
16 徐振华;传感器[J];半导体光电;1984年04期
17 陆维;;气体传感元件的发展动向[J];中国仪器仪表;1984年01期
18 文佑平;厚膜α-Fe_2O_3气体传感器的研制[J];电子元件与材料;1989年01期
19 周菊芳;白金薄膜温度传感器构成的高频电子食品加热器湿度传感器[J];测控技术;1991年02期
20 易惠中;气体传感器中的厚薄膜技术[J];传感器技术;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许淑霞;吕弋;;纳米硒化银催化发光气体传感器[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
2 梅基强;;烟气二氧化硫气体传感器研究进展[A];中国环境保护产业发展战略论坛论文集[C];2000年
3 孟丽娜;邱成军;左霞;;硅基微结构酞菁锌薄膜气体传感器[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年
4 王兢;刘丽;纪敏;;La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_3甲醛气体传感器研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
5 曹小安;张润坤;王伟锋;陶颖;;一种检测二甲醚气体的新型传感器[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
6 周琴;吕弋;;稀土发光材料YVO_4:Eu~(3+)化发光乙醇传感[A];四川省第十一次环境监测学术交流会论文集[C];2010年
7 于博;戚金清;王兢;;基于MSP430的无线气体传感器采集系统[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
8 丁晖;刘君华;申忠如;;在线小波变换技术在气体传感器漂移故障检测中的应用[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
9 罗兰;吕弋;;测定挥发性有机污染物的化学发光气体传感器研究[A];四川省第十一次环境监测学术交流会论文集[C];2010年
10 王金凤;;关于CO气体检测仪器的分析[A];农业机械化与全面建设小康社会——中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钟铁钢;系列毒害气体传感器的研制及其特性研究[D];吉林大学;2010年
2 于勤勤;SnO_2基多孔纳米固体CO传感器的研究[D];山东大学;2011年
3 李淑红;基于声表面波技术的新型气体传感器的研究[D];南开大学;2010年
4 管和松;几种半导体材料的光电子能谱研究[D];吉林大学;2009年
5 黄延伟;新型SnO_2基透明导电薄膜及其二极管的研究[D];复旦大学;2010年
6 郭玉忠;SnO_2溶胶生长理论与薄膜光电性能研究[D];昆明理工大学;2008年
7 张莉;SnO_2和SnO_2基纳米材料的制备、表征和磁性的研究[D];兰州大学;2010年
8 孙鉴波;紫外光激发型半导体氧化物气体传感器的研究[D];吉林大学;2012年
9 刘丽;硅基微结构气体传感器的研制[D];吉林大学;2008年
10 宋凯;金属氧化物半导体气体传感器气体检测关键问题研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘博;硅基微结构SnO_2气体传感器结构改进研究[D];大连理工大学;2010年
2 张虹霞;微型气体传感器中SnO_2薄膜特性的计算机模拟[D];大连理工大学;2004年
3 杨明;全固态电化学一氧化碳传感技术研究[D];北京化工大学;2002年
4 邵晶;半固态和全固态控制电位电解型SO_2气体传感器的研究[D];甘肃工业大学;2001年
5 王玮;基于气体传感器阵列的混合气体检测系统[D];西北工业大学;2002年
6 李艳;基于离子液体/碳粉电导型气体传感器[D];上海师范大学;2010年
7 贾建;气体传感器智能测试系统和便携式酒精检测仪的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
8 吕坚;基于虚拟仪器的气体传感器自动测试系统研究[D];电子科技大学;2004年
9 谭明伟;γ-Fe_2O_3气体传感器敏感机理与应用研究[D];吉林大学;2005年
10 周超群;聚合物碳黑薄膜的制备及气敏特性研究[D];电子科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于柏林张兆军;气体传感器技术研究获突破[N];科技日报;2007年
2 本报记者 诸玲珍;物联天下 传感先行[N];中国电子报;2010年
3 山西 王东升;低价位氧气传感器[N];电子报;2007年
4 成都 胥绍禹;气味传感器TGS2602及其应用[N];电子报;2005年
5 本报记者 洪生;汉威电子:深耕气体传感器市场 尚需改变贴牌生产模式[N];中国电子报;2009年
6 柏林;我掌握电化学气体传感器核心技术[N];中国化工报;2007年
7 陈希荣;纳米粉体材料与包装“一拍即合”[N];中国包装报;2007年
8 陈杏儿;新薄膜型LNG舱将问世[N];中国船舶报;2004年
9 ;制造薄膜型包装材料的方法[N];中国包装报;2005年
10 河南 王素军;LED薄膜型灯带简介[N];电子报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978