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,受到學術界和企業(yè)的廣泛關注,成為目前傳感器研究領域的熱點。延遲線作為SAW氣體傳感器的核心器件,其結構和質量是影響傳感器性能的重要因素。但由于受結構設計和制備工藝的限制,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,對微細加工水平要求很高,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計上的靈活

2、性。
　　本文給出了一種SAW延遲線的設計參數(shù)的選擇,并針對其特殊結構和對工藝的要求,將電子束光刻、X射線光刻和剝離技術相結合,在深入研究電子束光刻和X射線光刻工藝的基礎上,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現(xiàn)亞微米尺寸的SAW延遲線的制備,可達到器件的高頻化和在設計上的靈活性。其最大的優(yōu)點是效率高,使批量生產(chǎn)高性能SAW氣體傳感器成為可能。課題主要研究內容包括:
　　1.對SAW氣體傳感器的

3、發(fā)展概況進行了綜述;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系;闡述了目前SAW延遲線所存在的問題和制備技術。
　　2.介紹了SAW延遲線的基本理論:瑞利波及其在壓電介質中的性質、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備。
　　3.研究了高頻率、高Q值及低插損SAW延遲線設計參數(shù)的選擇

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