NMP/PVP-MWCNTs湿度传感器制备与测试

碳纳米管制备敏感薄膜时往往会因其分散性差,无法保证纳米薄膜的均匀性,从而影响传感器的性能。使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂对多壁碳纳米管进行表面活性处理,制备以多壁碳纳米管为湿敏材料的电阻型湿度传感器。传感器用微机电系统(MEMS)工艺制备叉指电极作为湿敏电阻,在100℃下将多壁碳纳米水溶液组装在电极上,使用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对湿敏薄膜进行形貌表征。经测试,传感器线性度为0.99806,灵敏度为42.99923Ω/%,相对湿度20%~70%循环测试时响应时间为5 s,恢复时间为6 s,且传感器具有良好的重复性和稳定性。

基于多壁碳纳米管的电阻式温度传感器

为解决热敏型电阻式温度传感器线性度差、可测温度范围小等问题,介绍了一种以多壁碳纳米管(MWCNT)为温敏材料的电阻型温度传感器。利用微机电系统(MEMS)工艺制备叉指电极作为热敏电阻,在80℃下将MWCNT超声分散溶液涂覆组装在电极上,使用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对MWCNT进行形貌表征,并搭建温度测试平台对传感器进行性能测试。测试结果表明:在40~340℃范围内,传感器的电阻随着温度的上升而下降,传感器的灵敏度约-122.230Ω/℃,线性相关系数为0.995 71;200℃时,传感器响应时间为5 s,恢复时间为4 s。同时,该传感器的迟滞性小,稳定性良好。

基于还原氧化石墨烯材料的电阻式湿度传感器

设计并制备了一种基于还原氧化石墨烯(RGO)材料的电阻式湿度传感器,该湿度传感器的关键部分采用叉指电极结构,它是利用沉积、光刻、溅射和剥离等微电子机械系统(MEMS)工艺制备而成,湿敏材料是由一定比例的RGO粉末和分散剂经过超声波分散配置成均匀分散的水溶液,叉指电极与湿敏材料通过滴涂方法有效结合,并进行了相关的测试。结果显示,在环境湿度为38.4%RH~97.7%RH时,湿度变化量与电阻变化量的线性相关度高达0.97279,传感器的灵敏度约为0.45791Ω/%RH。在环境湿度为38.4%RH~55.1%RH时,传感器的响应时间为9 s、恢复时间为12 s,多次测试结果显示其具有良好的稳定性与重复性。

基于最小二乘数据拟合的微小压力传感器仿真设计

传统压阻式压力传感器中仿真得到的压敏电阻应力值处理方式是取其中心点或截线上的平均值,忽视了压敏电阻应力值的垂直变化以及非线性,在微压传感器设计中这会严重影响设计精度。针对上述问题,提出一种分层截面积分的方法来对整体应力值进行处理。通过控制对高度方向的网格划分得到不同Z坐标下压敏电阻截面应力分布;采用基于最小二乘法的多项式拟合方式对不同Z坐标下的X、Y坐标与应力值进行方程拟合,积分得到不同Z坐标下压敏电阻的平均应力,再对Z坐标与拟合计算的平均应力进行二次拟合,积分算出该压力下压敏电阻的整体平均应力值。结果表明:设计微压芯片灵敏度为0.4491 mV/KPa,实际测得灵敏度为0.4552 mV/kPa,偏差为1.34%。

MEMS电镀金属掩模工艺研究

在碳化硅(SiC)压阻式压力传感器使用溅射剥离再电镀金属作为掩模进行背腔深刻蚀的工艺中,由于电镀过程中背腔侧壁金属的横向生长,实际背腔刻蚀面积小于设计刻蚀面积。针对该问题,基于电化学仿真计算理论,构建了晶圆背腔刻蚀掩模电镀模型,模拟了该工艺下镀层的生长,为芯片设计提供指导。结果表明,晶圆镀层生长厚度从边缘向中心呈对数减小,背腔侧壁位置横向最大沉积速度要大于纵向最大沉积速度,提高镀液电导率可使二者速度比值趋近于1,可以获得整体厚度更加均匀的镀层,实验与仿真镀层厚度偏差在3.41%,背腔侧壁横向生长厚度与纵向生长厚度之比偏差为4.6%,验证了仿真模型的可靠性。

硅基还原氧化石墨烯热电阻温度传感器

为了解决传统的铂电阻、金属等温度传感器灵敏度不高及性能不稳定的问题,选用新型纳米材料还原氧化石墨烯为温敏材料,利用mems工艺制备了叉指电极热敏电阻,通过滴涂法将还原氧化石墨烯与叉指电极有效组装起来,制备了一种硅基还原氧化石墨烯热电阻温度传感器,对还原氧化石墨烯形貌进行了扫描电子显微镜(SEM)表征,并搭建了测试系统对性能进行了测试。结果表明,从30℃~210℃范围内,传感器的电阻随温度的上升而下降,传感器的灵敏度约为85.97719Ω/℃,线性度高达0.98049,同时具有极小的迟滞性和良好的稳定性。