《雙層膜結構聲表面波甲烷感測器關鍵技術研究》是依託杭州電子科技大學，由應智花擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙層膜結構聲表面波甲烷感測器關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：應智花
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
甲烷是造成全球變暖的第二大溫室氣體，2007年以來大氣層中的甲烷水平急劇上升，在未來幾年中需要密切監測大氣層中的甲烷水平；另外煤礦瓦斯爆炸事件也是屢有發生，這也對甲烷感測器有著強烈的需求。目前大量使用的半導體感測器以及光纖感測器還不能完全滿足檢測要求。因此，本項目提出一種基於聲表面波器件的雙層膜結構感測器，根據對聲表面波結構的質量沉積效應以及電導率變化效應的研究，分析雙層膜結構參數對聲表面波傳輸特性以及氣體分子吸附脫附特性的影響，選擇包括金屬、有機半導體等不同類型的雙層膜材料，調整不同的工藝參數，探索敏感材料微小的電導率變化即引起聲表面波器件顯著波速變化的工作點。這種利用SAW器件與雙層膜結構相結合的感測器結構，對促進常溫下有毒有害氣體的檢測研究提供了一個新的思路。
結題摘要
甲烷在自然界分布廣泛，是造成全球變暖的第二大溫室氣體。此外，甲烷還是煤礦瓦斯的主要成分，瓦斯爆炸事故是威脅礦工生命和國家財產安全的“第一殺手”。研製在常溫下能夠工作的低成本甲烷感測器，對人類生存環境以及國計民生都具有十分重大的意義。在眾多的小型化氣體感測器中，聲表面波氣體感測器的靈敏度高、體積小、與半導體工藝兼容、價格低、功耗小、便於遙測，是近年來氣體感測器的後起之秀。本項目擬採用雙層膜結構與SAW感測器相結合，來解決SAW氣體感測器用於甲烷檢測的靈敏度問題。在實際實驗當中，由於甲烷氣體的化學惰性，用甲醛作為檢測對象來研究和驗證雙層膜結構SAW氣體感測器的敏感機制。單層的多壁碳納米管材料（MWCNTs）作為敏感材料的SAW感測器對甲醛回響微弱，MWCNTs的金屬特性會導致單層MWCNTs和工作電極之間形成迴路，只能檢測回響較小的質量沉積效應。而雙層膜結構能使SAW感測器工作在強聲電效應區域，並不是單純的質量沉積效應和電導率變化的簡單加和，在電導率高靈敏度區域，微小的電導率變化就能引起顯著的波速變化，從而引起回響頻率的急劇增加。本項目發表相關學術論文16篇，授權專利1項，為SAW感測器在有毒有害氣體方面的檢測提供了良好的發展思路。
