介電泳操控納米材料及其在微納傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、隨著微納米技術(shù)的不斷發(fā)展，微納米材料所具有的很多獨(dú)特特性不斷為大家所認(rèn)識(shí)，納米材料被認(rèn)為是極具潛力的納米電路的結(jié)構(gòu)單元和性能超群的敏感材料。在這些具體的器件應(yīng)用中，需要將納米材料放置在預(yù)先設(shè)計(jì)的微納米結(jié)構(gòu)中。例如，在采用納米結(jié)構(gòu)作為敏感元件構(gòu)造電學(xué)傳感器時(shí)，通常需要將作為傳感材料的納米結(jié)構(gòu)跨接在兩電極之間，以便利用將其特性隨測(cè)量對(duì)象的變化以電信號(hào)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(xué)系統(tǒng)應(yīng)用中的首先

2、要解決的問(wèn)題。本文圍繞新型納米氧化鋅半導(dǎo)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(chǔ)上開(kāi)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?jī)?nèi)容包括： ⑴通過(guò)水熱法制備了納米氧化鋅棒狀結(jié)構(gòu)。并對(duì)所制備的納米氧化鋅結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)豐富的敏感材料。 ⑵采用大尺寸的二氧化硅棒狀結(jié)構(gòu)在自行制作的毫米間隙電極中間進(jìn)行介電泳

3、操控原理性實(shí)驗(yàn)，以便了解介電泳操控的主要影響因素，并對(duì)與該操控電極結(jié)構(gòu)運(yùn)用阻抗測(cè)試的方法進(jìn)行了濕度測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該種濕度傳感器具有很好的靈敏度及重復(fù)性。該工作同時(shí)為之后的電極小型化做好準(zhǔn)備。 ⑶采用蒸鍍、光刻等標(biāo)準(zhǔn)IC工藝制作多種圖形多種間隙的微米級(jí)電極結(jié)構(gòu)。利用水熱法ZnO納米結(jié)構(gòu)的比表面積大，吸附性好的特點(diǎn)，將其與微電極結(jié)合，運(yùn)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(lái)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(fù)性，抗干擾等方面來(lái)研究傳感器在不同濕度情況下的性能。研究結(jié)果表明，氧化鋅納米材料是一種很有前途的濕敏材料同時(shí)基于該材料的的濕度傳感器也具有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值。 ⑷開(kāi)展了對(duì)無(wú)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(gè)無(wú)線傳感器系統(tǒng)樣機(jī)。該無(wú)線傳感器通過(guò)現(xiàn)有的GSM發(fā)射模塊發(fā)射由該