專利名稱：一種NO<sub>2</sub>聲表面波氣體傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器技術領域，具體地說是一種基于多層膜結構的NO2聲表面波氣體傳感器。
背景技術：
聲表面波氣體傳感器的工作原理是通過輸入叉指換能器與輸出叉指換能器之間通道上的敏感薄膜對待測氣體的吸附引起聲表面波傳感器速度的變化，從而發生輸出和輸入頻率的變化，引起聲表面波振蕩頻率的漂移，以實現對待測氣體的檢測。聲表面波氣體傳感器發展于上世紀70年代，因聲表面波氣體傳感器具有體積小、重量輕、精度高、分辨率高、抗干擾能力強等特點，且制作工藝簡單，成本低，是氣體傳感器的重要補充。隨著經濟建設的發展，在工業廢氣、機動車尾氣中含有大量的NO2, NO2有刺激性的特殊臭味，有毒，是酸雨的成因之一，同時對環境的污染也是多種多樣的，因此要求對氣體NO2的檢測要有足夠的靈敏度和選擇度。在現有工藝條件下，提高NO2聲表面波氣體傳感器的性能主要涉及兩個方面，一是叉指換能器性能的提高，二是敏感薄膜的制備與選擇，叉指換能器、敏感薄膜的性能直接決定了聲表面波氣體傳感器的性能。
發明內容本實用新型為了避免現有技術存在的不足之處，提供了一種NO2聲表面波氣體傳感器，該聲表面波氣體傳感器可以實現高精度、高分辨率、高靈敏度、有效檢測范圍線性佳以及工作穩定高的需求。為解決上述技術問題，本實用新型所采用技術方案如下:—種NO2聲表面波氣體傳感器，由基底、輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、敏感薄膜、吸聲電極組成，其中基底采用的是多層膜結構，敏感薄膜為雙層敏感薄膜。本實用新型結構特點還在于:所述多層膜結構，是在襯底硅上制備金剛石膜，其沉積厚度是20Mffl ;在金剛石膜上制備納米AL膜，AL膜厚度為0.10-0.15Mm ;在納米AL膜表面制備納米氮化硼BN膜，BN膜厚度為0.8-1.0Mm。所述輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、吸聲電極的制備，是在多層膜基底上制備AL膜，再將AL膜制成叉指換能器IDT電極和吸聲電極；其中叉指對數24對，叉指電極寬度
0.4Mm,叉指間距0.4Mm,厚度40nm,吸聲電極厚度為50nm。所述吸聲電極位于氣體傳感器的兩端。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:敏感薄膜穩定性好，具有較高的靈敏度、較小的電阻率、較寬的禁帶寬度和較高的催化活性。多層膜結構基底中的聲表面波(SAW)相速度很高，因為金剛石聲表面波(SAW)相速度在所有物質中是最高的，而BN和金剛石相速度差別小。BN膜和金剛石膜的材料熱膨脹系數小，熱導率高，當器件承受大功率溫度升高時，中心頻率隨溫度升高而漂移很小，表現出很好的頻率溫度特性。多層膜結構具有高機電耦合系數，因為在NB膜與金剛石膜之間加了一層AL膜，可以有效地提高機電耦合系數，由于AL膜層很薄，所以它對聲波傳播速度的影響可以忽略不計；另外多層膜結構表現出很小的速度頻散，即表面波(SAW)相速度隨頻率不同變化很小，有利于同時達到高頻、高機電耦合系數的要求。吸聲電極位于聲表面波氣體傳感器的兩端，起到吸收聲波的作用。
圖1本實用新型涉及的NO2聲表面波氣體傳感器結構示意圖。圖2本實用新型的多層膜結構圖。圖中標號:1基底、2輸入叉指換能器、3輸出叉指換能器、4敏感薄膜、5吸聲電極、6金剛石膜、7AL膜、8BN膜、9IDT電極。
具體實施方式
以下結合附圖通過具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。如圖所示，本實用新型的基底I采用的是多層膜結構。首先利用微波等離子CVD法，在襯底硅上制備金剛石膜6，其沉積厚度20Mm，要求晶粒細小，均勻，致密；然后對金剛石膜6表面拋光，先用金剛石微粉進行粗拋，再用二氧化硅為研磨料進行表面精密修復，使金剛石膜6表面粗糙度小于3nm。在金剛石膜6表面用直流磁控濺射的方法制作納米AL膜7。在納米AL膜7上使用超高真空射頻磁控濺射系統制備NB膜8。采用電子束蒸發法在BN膜8上沉積一層厚度為IOOnm的AL薄膜，粗糙度小于4nm，經過刻蝕工藝制成叉指換能器電極9，吸聲電極5。叉指電極寬度0.4Mm，叉指間距0.厚度40nm。
權利要求1.一種NO2聲表面波氣體傳感器，包括基底、輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、敏感薄膜、吸聲電極，其特征在于，所述基底為多層膜結構，所述敏感薄膜為雙層敏感薄膜。
2.根據權利要求1所述的一種NO2聲表面波氣體傳感器,其特征在于，所述多層膜結構中，是在襯底硅上制備金剛石膜，金剛石膜沉積厚度為20Mm ;在金剛石膜上制備納米AL膜，AL膜厚度為0.10-0.15Mm ;在納米AL膜表面制備納米氮化硼BN膜，BN膜厚度為0.8-1.0Mm。
3.根據權利要求1所述的一種NO2聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、吸聲電極是在多層膜結構基底上制備AL膜，再將AL膜制成叉指換能器IDT電極和吸聲電極；其中叉指對數24對，叉指電極寬度0.4Mm，叉指間距0.4Mm，厚度40nm,吸聲電極厚度為50nm。
4.根據權利要求1所述的一種NO2聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述吸聲電極位于氣體傳感器的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種NO2聲表面波氣體傳感器，包括基底、輸入叉指換能器、輸出叉指換能器、敏感薄膜、吸聲電極，其特征在于，所述基底采用的是多層膜結構，所述敏感薄膜采用的是雙層敏感薄膜。本實用新型結構簡單、設計新穎、精度高、分辨率高、靈敏度高、制作工藝簡單。
文檔編號G01N29/02GK203011891SQ201320000310
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月1日 優先權日2013年1月1日
發明者朱小萍 申請人:淮南聯合大學, 朱小萍