MEMS微型氣體富集器的工藝制備研究.pdf

1、在一些易燃易爆、人流量眾多的場合,空氣中成分的監(jiān)測關(guān)系到人的生命和財產(chǎn)安全。同時在現(xiàn)今國際反恐的大背景下,化學(xué)武器的攻擊成為一個敏感的話題,痕量級的有毒氣體往往都能對人造成生命危害。因此我們需要能夠檢測到極低濃度氣氛的分析探測儀系統(tǒng)。富集器是設(shè)置在分析探測儀器前端的一個部件,通過其富集和解吸附兩個階段,可以使這些分析探測系統(tǒng)的探測能力提升數(shù)倍至數(shù)百倍。
　　傳統(tǒng)的富集器是管式結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)高的富集率,但缺點是器件的死體積大、熱容量

2、高、功耗大。采用MEMS技術(shù)制備的MEMS氣體富集器具有微體積、熱容量小、升溫速率快、功耗低、易于集成到手持式設(shè)備等優(yōu)點。
　　本論文基于國內(nèi)外MEMS富集器領(lǐng)域的相關(guān)報道,詳細(xì)地介紹了MEMS的主要技術(shù)、應(yīng)用以及氣體富集器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。闡述了富集器的工作原理和氣體吸附的相關(guān)理論,并對影響富集率的幾個主要因素進(jìn)行了分析和討論。在國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)研制的不同結(jié)構(gòu)MEMS富集器的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計和制備了一種三層結(jié)構(gòu)的MEMS富

3、集器,其內(nèi)部的十字柱陣列結(jié)構(gòu)具有大的比表面積,可以提高吸附材料的涂覆面積,提高富集率。該MEMS富集器采用DRIE技術(shù)在硅基底上刻蝕出超過3500個尺寸為120μm×30μm×240μm的微立柱,進(jìn)氣口和出氣口大小為200μm,器件尺寸有7 mm×7 mm和14 mm×14 mm兩種。使用硅玻鍵合技術(shù)在硅基片上制備一個玻璃頂蓋,來保證器件的密封性。在硅片的背面使用磁控濺射技術(shù)和光刻剝離工藝制備Pt薄膜加熱絲。
　　選用Tenax-