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微型薄膜气体传感器研究

作　者: 王聪
导　师: 史铁林
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: MEMS技术气体传感器敏感薄膜
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 330次
引　用: 6次
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内容摘要

为了检测空气中特定气体的浓度,以满足不同工业环境的要求,本文在国家重点基础研究（973计划）项目“高性能电子产品设计制造精微化、数字化新原理和新方法”（课题编号:2003CB716200）的资助下,对气体传感器的检测原理、设计方法、制作工艺、封装技术进行了研究。具体研究了真空蒸发技术制备高灵敏度的乙醇气体敏感膜的方法,最后成功研制出微型乙醇气体传感器。本文首先介绍了气体传感器包括半导体式、烧结式、电化学式等类型气体传感器的检测原理; 针对近年来在传感器微型化的趋势下的一些研究成果,确定了采用半导体式传感原理制备微型乙醇气体传感器的制作方案。其次研究气敏薄膜的制备方法。在实验中使用SnO2粉末作为膜层基材,创新性地通过对SnO₂基底掺杂Fe₂O₃催化剂显著提高气敏膜的敏感程度,制备出对乙醇气体有较高灵敏度的薄膜。再次,对微加工工艺进行了实验研究,在实验的基础上设计出适合气体传感器的工艺方案。在理解、掌握相关工艺的基础上对气体传感器进行建模,编排了两套微型气体传感器工艺方案,利用MemsPro 工具进行了模拟分析和比较,最终确定出了传感器的制备方案。最后对制作完成的气体传感器芯片的形貌、质地和致密度等外观进行检测,并确定合格芯片的封装方案和外围电路。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题的来源和意义  8
  1.2 课题背景  8-10
  1.3 气敏传感器发展趋势  10-16
  1.4 本课题的任务  16-17
2 乙醇气体敏感薄膜感应原理  17-24
  2.1 气敏薄膜感应机理  17-19
  2.2 真空蒸发镀膜工艺  19-23
  2.3 本章小结  23-24
3 薄膜制备实验与气敏传感器器件设计  24-36
  3.1 薄膜制备实验  24-28
  3.2 传感器结构设计及仿真  28-35
  3.3 本章小结  35-36
4 传感器器件制作  36-50
  4.1 制作工艺  36-42
  4.2 传感器制作流程  42-44
  4.3 器件形貌分析  44-46
  4.4 传感器封装和外围电路  46-49
  4.5 本章小结  49-50
5 全文总结与展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文已发表论文  56

微型薄膜气体传感器研究

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