《基於壓阻矽橋的新型MEMS氣體感測器集成陣列研究》是依託西南交通大學，由陳向東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於壓阻矽橋的新型MEMS氣體感測器集成陣列研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳向東
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提出一種新型MEMS氣體感測器結構，即在四周固支的壓阻矽橋的矽應變膜片上沉積一層聚合物薄膜，利用聚合物薄膜吸收有機蒸汽氣體後發生溶脹形變這一特點，使其下的矽應變膜片產生應變，導致矽橋產生一輸出電壓，從而實現氣體的檢測。與單端固定的懸臂樑式氣體感測器相比，這種四周固支的矽橋結構氣體感測器具有更好的抗氣流波動、抗振動、抗衝擊、抗污染等特點，更加適合於惡劣環境的套用。本項目將深入分析這種新型氣體感測器的氣敏機理，結合彈性薄板原理與溶脹效應理論，建立感測器的氣敏回響模型，以此為基礎，最佳化設計各器件結構參數對感測器性能的影響；藉助壓電石英晶體技術對氣體在聚合物薄膜中的溶解性進行評價研究，為氣敏薄膜的快速選擇提供參考；利用填充物效應、納米增強效應促進氣敏薄膜的溶脹特性與吸附特性，改善感測器的靈敏度與選擇性；探索新型氣體感測器的實現工藝，構建氣體感測器陣列檢測系統。
結題摘要
針對現代氣體感測器低功耗、易集成、微型化的發展要求，本項目提出基於聚合物溶脹特性與壓阻矽橋等換能器相結合發展新型氣體感測器的研究思路。本項目在分析低氣壓下聚合物敏感膜對目標氣體的吸附溶脹特性的基礎上，討論了感測器敏感膜溶脹應變及其與矽應變薄膜相互作用的過程，探討了壓阻矽橋型氣體感測器的氣敏機理並建立了氣敏機制模型，探索了壓阻式氣體感測器的建模與器件最佳化設計方法，進行了聚合物氣敏薄膜的選擇與最佳化及氣體感測器的工藝實現研究，利用壓電石英微天平對氣體在聚合物薄膜中的吸附溶解性進行評價研究，為氣敏薄膜的篩選提供參考，基於多種聚合物材料作為敏感薄膜發展了相應的新型氣濕敏感測器，通過聚合物複合改性進一步改善了聚合物氣濕敏薄膜的性能，研究表明這些感測器具有可低溫工作，功耗小，易與矽集成工藝兼容，體積小等特點。同時本項目探索了氣體感測器陣列電子鼻設計與實現，以及MEMS氣體感測器的數據採集與溫度補償方法等氣體感測器陣列檢測系統的關鍵技術。
