高精度光离子化传感器的设计

针对当前国产光离子气体传感器因精度较小、成本较高而一直无法广泛应用的技术难点问题,提出了一种通过改进结构将射频紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块分离的方法。基于光离子化和抗电磁干扰的机理,深入探讨了传感机制和减弱噪声的方法,设计研制电源模块、紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块等解调电路模块。设计特殊的外壳结构,使之在屏蔽外界干扰的同时,也降低了高压交流电给微弱电流检测模块带来的噪声干扰,进而提高了传感器的测试精度。构建了整体传感器的测试与标定系统。理论与实验结果表明:该传感器线性度良好,重复性为1.8%,在室温下工作稳定,可以应用到环境测量中。同时,所设计的传感器因其体积小、灵敏度高和响应快等优点,为其使用的便捷性和测量的实时性提供了可靠的解决方案。     

溅射功率对HfO2薄膜结构及电学性能的影响北大核心CSCD

采用射频磁控溅射法分别在不同溅射功率下制备了Hf O2薄膜,基于该组薄膜实现了金属-绝缘体-金属(MIM)电容器原型器件。采用Raman、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱学(XPS)和电学测试仪等分析手段,研究了溅射功率对薄膜微结构和电学特性的影响。测试结果表明,随着溅射功率的增加,HfO_2薄膜由无定形态向单斜晶相转化、颗粒尺寸逐渐增大、Hf—O键结合度增强,由于提高溅射功率导致了薄膜晶化、团簇和Hf—O结合能减小,使MIM电容器击穿电压降低,漏电流呈现先降后增。结果表明溅射功率为150 W时,HfO_2薄膜获得较好的电学性能。     

Research on Raman-scattering and Fabrication of Multilayer Thin Film with Different Structures and Components Based on Pt/Ti/Si3N4/SiO2/Si Substrate

选用三水醋酸铅、乙酰基丙酮酸锆、四异丙氧基钛、乙酰丙酮作初始材料,用同样的方法分别制备了锆钛酸铅(PZT)和钛酸铅(PT)两种固体前驱物. 采用改良型的溶胶-凝胶工艺技术,分别在不同的Pt-Ti-Si₃N₄-SiO₂-Si基底上,按照不同的组合方式,制备了三种多层薄膜：PZT、PT/PZT-PZT/PT、PT/PZT/-/PZT/PT. 较详细地讨论了薄膜制备的工艺技术,发现当凝胶通过烧结和干燥后变成固态物质时,薄膜内部存在着较大的残余应力,当薄膜在600 ºC下退火时其内部残余应力可以被减小. 通过拉曼     

A novel micro accelerometer with adjustable sensitivity based on resonant tunneling diodes

Resonant tunnelling diodes (RTDs) have negative differential resistance effect, and the current--voltage characteristics change as a function of external stress, which is regarded as meso-piezoresistance effect of RTDs. In this paper, a novel micro-accelerometer based on AlAs/GaAs/In_0.1Ga_0.9As/GaAs/AlAs RTDs is designed and fabricated to be a four-beam-mass structure, and an RTD-Wheatstone bridge measurement system is established to test the basic properties of this novel accelerometer. According to the experimental results, the sensitivity of the RTD based micro-accelerometer is adjustable within a range of 3 orders when the bias voltage of the sensor changes. The largest sensitivity of this RTD based micro-accelerometer is 560.2025 mV/g which is about 10 times larger than that of silicon based micro piezoresistive accelerometer, while the smallest one is 1.49135 mV/g.     

MEMS红外探测器响应时间测量方法研究

传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时,导致测试结果存在较大误差,所测响应时间为14.46ms。为解决这一问题,提出了一种以钛宝石激光器为辐射光源,利用声光调制器构建纳秒级激光脉冲,MEMS红外探测器响应激光脉冲的作用输出脉冲电信号,很好地规避了测量系统中设备工作耗时引入的时间参数,所测响应时间仅为3.13ms。由此可见,传统方法中斩波器工作耗时引入的时间误差甚至超过器件响应时间的300%,充分证明了此方法可以有效解决这一问题,进而为MEMS红外探测器以及其它光学探测器性能参数的测试与计量提供了一种新的方法。     

Wireless contactless pressure measurement of an LC passive pressure sensor with a novel antenna for high-temperature applications

In this paper, a novel antenna is proposed for high-temperature testing, which can make the high-temperature pressure characteristics of a wireless passive ceramic pressure sensor demonstrated at up to a temperature of 600°C. The design parameters of the antenna are similar to those of the sensor, which will increase the coupling strength between the sensor and testing antenna. The antenna is fabricated in thick film integrated technology, and the properties of the alumina ceramic and silver ensure the feasibility of the antenna in high-temperature environments. The sensor, coupled with the ceramic antenna, is investigated using a high-temperature pressure testing platform. The experimental measurement results show that the pressure signal in a harsh environment can be detected by the frequency diversity of the sensor.     

不同结构多层PZT薄膜的制备及性能特性研究

采用相同的工艺分别制备了锆钛酸铅(PZT,r(Zr)/r(Ti)=52/48)与钛酸铅(PT)两种前驱体,并通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了PZT,PT/PZT-PZT/PT,PT/PZT/-/PZT/PT 3种不同结构的多层PZT薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试了薄膜的结构,选用XRD分析了薄膜的结晶取向,采用阻抗分析仪测试了薄膜的介电常数、介电损耗及电压-电容曲线,使用铁电性能测试系统测试了薄膜的铁电性。实验结果表明,PT/PZT/-/PZT/PT结构的薄膜相对于其他两种结构的薄膜具有较高的红外探测率与剩余极化强度及较小的介电损耗,具有强大的应用潜能。     

用于细胞排列的介电泳微流控芯片制备与实验研究

设计并制作了一种应用于细胞排列的介电泳微流控芯片,以实现细胞的非接触、批量排列。芯片主要包括PDMS微通道和“台阶”形ITO微电极。运用仿真软件COMSOL分析了微电极所形成的电场分布,确定了最大电场强度的位置;利用MEMS加工工艺制备了ITO微电极和PDMS微通道,PDMS微通道与带有ITO电极的载玻片经过氧等离子表面处理后,对准键合获得最终的微流控芯片。通过不同频率下的介电泳实验,实现了酵母菌细胞的介电泳运动,并确定了正、负介电泳运动的电场频率。结果表明,酵母菌细胞在溶液电导率为60μS/cm的环境下,1~10 kHz时,发生负介电泳运动;0.5~10 MHz时,发生正介电泳运动;50 kHz时,没有发生介电泳运动。并在施加8 Vp-p,5 MHz交流电压信号的条件下,实现了酵母菌细胞沿“台阶”形电极边缘直线排列。     

智能机器人的研究

随着MEMS技术的发展 ,侦察传感系统的微型化、智能化成为可能 ,微型机器人成为MEMS技术军事应用的一个重要发展方向。本文根据国内外发展现状开展了基于MEMS技术的智能机器人研究。首先论述了智能机器人关键技术 ,并逐一提出了解决办法 ,在此基础上设计了一种以磁、声和红外传感器为基础的 ,采用DSP技术的智能机器人。该智能机器人可用于军事目标侦察和识别     

Pt／Ti／Si3N4／SiO2／Si基底的多层薄膜制备及拉曼研究

选用三水醋酸铅、乙酰基丙酮酸锆、四异丙氧基钛、乙酰丙酮作初始材料,用同样的方法分别制备了锆钛酸铅（PZT）和钛酸铅（PT）两种固体前驱物．采用改良型的溶胶-凝胶工艺技术,分别在不同的Pt-Ti-Si3N4-SiO2-Si基底上,按照不同的组合方式,制备了三种多层薄膜：PZT、PT／PZT—PZT／PT、PT／PZT／-／PZT／PT．较详细地讨论了薄膜制备的工艺技术,发现当凝胶通过烧结和干燥后变成固态物质时,薄膜内部存在着较大的残余应力,当薄膜在600℃下退火时其内部残余应力可以被减小．通过拉曼衍射和XRD分析,发现PT／PZT—PZT／PT结构的薄膜具有较好的结晶性和较小的残余应力．XRD分析表明,多层混合薄膜的衍射峰是PZT和PT两种薄膜衍射峰的叠加．