CN101634643A - 表面声波感测器 - Google Patents

表面声波感测器 Download PDF

Info

Publication number
CN101634643A
CN101634643A CN200810303020A CN200810303020A CN101634643A CN 101634643 A CN101634643 A CN 101634643A CN 200810303020 A CN200810303020 A CN 200810303020A CN 200810303020 A CN200810303020 A CN 200810303020A CN 101634643 A CN101634643 A CN 101634643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
acoustic wave
surface acoustic
wave sensor
nano
nanometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200810303020A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101634643B (zh
Inventor
周代栩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd, Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority to CN2008103030200A priority Critical patent/CN101634643B/zh
Publication of CN101634643A publication Critical patent/CN101634643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101634643B publication Critical patent/CN101634643B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明属于声波感测技术领域。公开一种表面声波感测器，它包括压电基底，设置于压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱或纳米管表面具有感测材料层。纳米柱为硅纳米柱，纳米管为碳纳米管。感测材料层的材料为氧化锌，在感测材料层表面具有若干纳米线。所述纳米线为氧化锌纳米线，其直径比硅纳米柱或碳纳米管的直径小。本发明的表面声波感测器可作为紫外线感测器、氢气感测器使用。本发明的感测装置包括纳米柱或纳米管阵列，提高了感测装置的感测表面积，使得本发明的表面声波感测器的感测效果得以提高。

Description

表面声波感测器
【技术领域】
本发明是关于声波感测技术领域，特别是关于一种表面声波感测器。
【背景技术】
表面声波感测器具有许多应用，它的商业潜力正开始被人们所认识。表面声波感测器由于制造成本低、灵敏度高、可靠性高等优势，被大量地开发成许多感测器组件。
一种表面声波感测器，其包括一压电基底、设置于压电基底表面的输入叉指电极(Interdigital Transducers，IDT)、输出叉指电极以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，该感测装置为感测薄膜，用于吸附气体或液体中的微量待测分子。当在输入叉指电极加上交流电后，压电基底因逆压电效应产生应变，将电能转为声波能，进而产生表面声波，经由压电基底的压电材料传递声波能至输出叉指电极，再通过正压电效应将声波信号转为电信号输出，以提供给外部仪器精确地解读感测薄膜表面上的信号变化情形。当表面声波传播至压电基底时，感测薄膜的吸附造成感测薄膜上微量的质量改变，由于质量加载效应(Mass Loading Effect)的影响，通过吸附特定气体或液体中的微量待测分子的感测薄膜的声波能，将会改变原先的传播特征，而使得声波的相位速度与衰减量产生一定程度的漂移量，侦测这些谐振频率的漂移信号即可定量分析其吸附在压电材料表面的待测分子浓度。
然而，由于感测薄膜的表面积有限，使得表面声波感测器的感测效果不能被提升。
【发明内容】
为了解决现有技术中感测效果有限的技术问题，本发明的目的在于提供一种感测效果佳的表面声波感测器。
本发明实现其目的所采用的技术方案为：所述表面声波感测器包括：压电基底，设置于压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱或纳米管表面具有感测材料层。
所述纳米柱为硅纳米柱，所述纳米管为碳纳米管。
所述感测材料层的材料为氧化锌，在所述感测材料层表面具有若干纳米线。
所述纳米线为氧化锌纳米线。
与现有技术相比较，本发明的感测装置包括纳米柱或纳米管阵列，提高了感测装置的感测表面积，使得本发明的表面声波感测器的感测效果得以提高。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的表面声波感测器的示意图；
图2是本发明第二实施例的表面声波感测器的示意图；
图3是本发明第三实施例的表面声波感测器制造方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种表面声波感测器，其包括一压电基底110，设置于压电基底110表面的输入叉指电极120、输出叉指电极130，以及设置于压电基底110表面且位于输入叉指电极120与输出叉指电极130之间的延迟区150的感测装置140。
上述压电基底110可以为一压电基板，也可以为基板及与形成于基板上的压电膜层构成。压电基板和压电膜层由压电材料制成，该压电材料可为：单晶类，如石英(Quartz)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等；薄膜类，如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)；陶瓷类，如钛酸钡、锆钛酸铅(PZT)等。
上述输入、输出叉指电极120、130可由现有技术中的微影蚀刻或微机电制程等方法制作于上述压电基底110的表面，其材料可为铝。
上述感测装置140为硅纳米柱阵列，该阵列包括若干大致垂直于上述压电基底110的硅纳米柱142，硅纳米柱142表面具有一感测材料层(未标示)，该感测材料层为氧化锌层，在氧化锌层表面具有若干纳米线144。该纳米线144为氧化锌纳米线，其直径比硅纳米柱的直径小。上述硅纳米柱阵列可采用现有技术中的反应离子蚀刻(Reactive Ion Etch，RIE)法生长。上述氧化锌层可采用现有技术中的溅镀(Sputtering)法生成，其厚度为10~100纳米。上述纳米线144可采用现有技术中的水热法或溶胶凝胶法(Sol-Gel)生长，其形状可为规则形状，也可为不规则形状，用于增加感测表面积。
本领域所属技术人员应明白，在本实施例中，所述硅纳米柱阵列可使用碳纳米管阵列代替，该碳纳米管阵列包括若干大致垂直于上述压电基底的碳纳米管，碳纳米管表面具有氧化锌层，在氧化锌层表面具有若干纳米线，该纳米线的直径比碳纳米管的直径小。上述碳纳米管阵列可采用现有技术中的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法生长。上述氧化锌层可采用现有技术中的溅镀法生成，其厚度为10~100纳米。上述纳米线可采用现有技术中的水热法或溶胶凝胶法生长，其形状可为规则形状，也可为不规则形状，用于增加感测表面积。
本实施例的表面声波感测器可提供在紫外线感测器、氢气感测器等使用。
请参阅图2，本发明第二实施例提供的表面声波感测器与第一实施例相比，区别在于：感测装置240为纳米柱阵列，该阵列包括若干大致垂直于压电基底210的纳米柱(未标示)，纳米柱表面具有一感测材料层(未标示)。该感测材料层的材料选择取决于其所感测的物质，如感测紫外线时可采用氧化锌，感测氢气时可采用氧化锌或钯(Pd)，感测一氧化碳时可采用二氧化锡(SnO2)。
本领域所属技术人员应明白，在本实施例中，所述纳米柱阵列可使用纳米管阵列代替。
请参阅图3，本发明第三实施例提供的一种表面声波感测器制造方法，其包括以下步骤：
在步骤502，提供一压电基底。
上述压电基底可以为一压电基板，也可以为基板及与形成于基板上的压电膜层构成。
在步骤504，在压电基底表面形成输入叉指电极和输出叉指电极。
上述输入、输出叉指电极可由现有技术中的微影蚀刻或微机电制程等方法制作于上述压电基底的表面，其材料可为铝。
在步骤506，在输入叉指电极与输出叉指电极之间的延迟区形成感测装置。
在本实施例中，该步骤具体包括：
(1)在输入叉指电极与输出叉指电极之间的延迟区形成硅纳米柱阵列或碳纳米管阵列。硅纳米柱阵列可采用现有技术中的活性离子蚀刻法生长，碳纳米管阵列可采用现有技术中的化学气相沉积法生长。
(2)在硅纳米柱或碳纳米管表面溅镀上一氧化锌层，该氧化锌层厚度为10~100纳米。
(3)在氧化锌层生长氧化锌纳米线。可采用现有技术中的溶胶凝胶法或热水法。该纳米线的直径比上述硅纳米柱和碳纳米管的直径小，形状为规则形状，也可为不规则形状。
本发明实施例在硅纳米柱或碳纳米管表面溅镀氧化锌层，并在氧化锌层生长纳米线，提高了感测装置的感测表面积，使得本发明实施例的表面声波感测器的感测效果得以提高。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应明白，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，而不会脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种表面声波感测器，其包括：压电基底，设置于压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，其特征在于，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱或纳米管表面具有感测材料层。
2.根据权利要求1所述的表面声波感测器，其特征在于：所述纳米柱或纳米管垂直于压电基底。
3.根据权利要求1所述的表面声波感测器，其特征在于：所述感测材料层的材料为氧化锌、钯或二氧化锡。
4.根据权利要求1所述的表面声波感测器，其特征在于：所述纳米柱为硅纳米柱，所述纳米管为碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的表面声波感测器，其特征在于：所述感测材料层的材料为氧化锌，在所述感测材料层表面具有若干纳米线。
6.根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于：所述纳米线为氧化锌纳米线。
7.根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于：所述纳米线的直径比所述硅纳米柱或碳纳米管的直径小。
8.根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于：所述感测材料层的厚度为10~100纳米。
9.根据权利要求1所述的表面声波感测器，其特征在于：所述压电基底为压电基板，或为基板及与形成于基板上的压电膜层构成。
10.根据权利要求6所述的表面声波感测器作为紫外线感测器或氢气感测器的应用。
CN2008103030200A 2008-07-24 2008-07-24 表面声波感测器 Expired - Fee Related CN101634643B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008103030200A CN101634643B (zh) 2008-07-24 2008-07-24 表面声波感测器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008103030200A CN101634643B (zh) 2008-07-24 2008-07-24 表面声波感测器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101634643A true CN101634643A (zh) 2010-01-27
CN101634643B CN101634643B (zh) 2011-11-09

Family

ID=41593901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008103030200A Expired - Fee Related CN101634643B (zh) 2008-07-24 2008-07-24 表面声波感测器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101634643B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101886281A (zh) * 2010-06-30 2010-11-17 长春理工大学 Si-ZnO一维纳米材料及其制备方法
CN102175314A (zh) * 2011-02-10 2011-09-07 山东科技大学 增强式薄膜体声波谐振紫外光探测器
CN102818839A (zh) * 2011-06-10 2012-12-12 中国科学院微电子研究所 一种制作声表面波传感器双层敏感膜的方法
CN103868818A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种三维纳米结构声表面波气敏传感器
TWI601956B (zh) * 2015-11-20 2017-10-11 長庚大學 氣體感測元件及其製造方法
CN107850486A (zh) * 2015-07-17 2018-03-27 电子部品研究院 多重光传感器及其制造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6598459B1 (en) * 1998-01-09 2003-07-29 Chi Yung Fu Artificial olfactory system
CN100567976C (zh) * 2003-12-30 2009-12-09 3M创新有限公司 表面声波传感器组件和传感器盒

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101886281A (zh) * 2010-06-30 2010-11-17 长春理工大学 Si-ZnO一维纳米材料及其制备方法
CN102175314A (zh) * 2011-02-10 2011-09-07 山东科技大学 增强式薄膜体声波谐振紫外光探测器
CN102818839A (zh) * 2011-06-10 2012-12-12 中国科学院微电子研究所 一种制作声表面波传感器双层敏感膜的方法
CN103868818A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种三维纳米结构声表面波气敏传感器
CN107850486A (zh) * 2015-07-17 2018-03-27 电子部品研究院 多重光传感器及其制造方法
CN107850486B (zh) * 2015-07-17 2020-06-16 电子部品研究院 多重光传感器及其制造方法
TWI601956B (zh) * 2015-11-20 2017-10-11 長庚大學 氣體感測元件及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101634643B (zh) 2011-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101634643B (zh) 表面声波感测器
Xu et al. Implementation of guiding layers of surface acoustic wave devices: A review
CN102305827B (zh) 基于扫频技术的乐甫波传感器测试系统及测试方法
AU752276B2 (en) Method and device for operating a microacoustic sensor array
CN107525610A (zh) 基于厚度方向激励剪切波模式的fbar微压力传感器
JP2009002677A (ja) 表面弾性波デバイスバイオセンサ
CN1844909B (zh) 漏声表面波传感器
JP2007304087A (ja) ワイヤレス表面弾性波センサ
CN113252775A (zh) 一种高灵敏度声表面波二氧化氮传感器
TWI440832B (zh) 表面聲波感測器
JP2014025741A (ja) 気体検出用弾性表面波センサ
Li et al. An ALN resonant microcantilever humidity sensor by activating specific sets of top electrodes based on graphene oxide
Kashan et al. Sensing film-coated QCM coupled resonator sensors: Approach, fabrication, and demonstration
CN203025154U (zh) 一种基于zctc压电晶体的声表面波气体传感器
Zhang et al. Micromachined piezoelectric sensor with radial polarization for enhancing underwater acoustic measurement
CN204008364U (zh) 三维纳米结构声表面波气敏传感器
CN107421655B (zh) 一种偶次阶Lamb波发生装置及温度检测系统
Le et al. A humidity sensor with high sensitivity and low temperature coefficient of frequency based on aln surface acoustic wave and graphene oxide sensing layer
CN113210240A (zh) 一种双面叉指换能器的兰姆波器件及其制备方法
CN202221424U (zh) 基于扫频技术的乐甫波传感器测试系统
CN214585089U (zh) 一种基于聚丙烯酸薄膜的声表面波氨气传感器
Le et al. Highly sensitive AIN surface acoustic wave humidity sensor based on uniform graphene oxide thin film formed by surface tension
Tong et al. Effect of humid environment on electromechanical performance of piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs)
TWI232291B (en) Resonance sensor and fabrication method thereof
JP2011517249A (ja) 流体環境で元素を検出するためのデバイス及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111109

Termination date: 20150724

EXPY Termination of patent right or utility model