文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
酞菁类声表面波气体传感器研究
姓名:尹萍
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:陈军宁;李冬梅
2010-05
摘要
摘要
气体传感器作为一种新型的敏感元器件,近些年已经有了很大的发展,频率
高、体积小、功能多、稳定性好、易于批量生产的声表面波器件,以其独特的性
能在电子对抗试验中、航空航天、移动通信、雷达、遥控遥测、广播电视等民用
和军用领域中都得到了成功的应用。新型的声表面波传感器,更是以其灵敏度高,
功耗低等的优势,广泛应用于生物量,化学量和物理量的检测中,成为传感器领
域中一门新兴技术,拥有巨大的发展潜力。 SAW 传感器是电子技术与材料科学
相结合的产物,它由 SAW 振荡器、敏感的界面膜材料和振荡电路组成,而改善
敏感薄膜的气敏性是目前一个重要的研究领域。酞菁类材料的分子结构是一个平
面大π键共轭芳香体系,环内有一个空穴,具有良好的气体吸附能力,而且具有
良好的化学稳定性和热稳定性。本论文从声表面波气体传感器研究的三个主要方
面——器件结构、气敏材料、敏感特性出发,主要对气敏材料的制备工艺对敏感
特性的影响方面进行深入的研究。利用真空热蒸发和滴涂的方法制备了 NO2 气
敏薄膜(MPc),并进行了微观结构表征和分析,同时在薄膜气敏特性研究的基
础上对 NO2 气敏特性和敏感机理进行了研究。
论文中讨论分两个部分,第一部分是声表面波传感器的基本理论,声表面波
传感器的建模与基于模型的分析、气体传感器压电材料的选择、结构的设计、IDT
的设计。其中 IDT 的设计参数主要有 IDT 的周期、指对数、孔径、金膜的厚度、
输入输出 IDT 的中心间距等。第二部分是对敏感薄膜材料的研究和分析,因为
本实验室对 NO2 气体的检测,所以选择了酞菁类材料为敏感靶材,主要是通过
真空热蒸发和滴涂两种镀膜方式,并通过性能的表征分析薄膜的结构,对气体的
测试结果分析薄膜的性能。
相对于无机金属氧化物敏感薄膜材料,有机半导体作为气敏材料具有高灵敏
度,可以在室温下操作及能耗低,良好的选择性,恢复效率高,工作温度低、和
操作方便,薄膜易于制备等优势。而酞菁类材料由于其稳定性好,对特殊气体敏
感等特性,是一类具有广泛应用前景的气敏材料。本文研究了基于酞菁薄膜材料
I
酞菁类声表面波气体传感器研究
的 NO2 气体传感器。
关键词: SAW;声表面波器件;酞菁配合物;IDT;敏感薄膜;灵敏度
II
Abstract
Abstract
As a new type of sensor, gas sensor have received great attention due to its
unique advantages such as high frequency, small size, versatility, stability and mass
production of sensor devices, the unique performance of the gas sensor is essfully
used in military and civilian fields including electronic counter-measure experiment,
aerospace, munication, radar, remote sensing, television and so on. As a
novel gas sensor, Surface Acoustic Wave (SAW)sensor developed very quickly today.
There are widely used in biomass, chemical content and physical testing due to their
high sensitivity and low power consumption. SAW sensor technology and materials
science of electronic product of bination, which consists of SAW oscillators,
the sensitive film material and the interface oscillation circuit, and to improve the
sensitive films gas sensitivity is an important area of research. Met