具有声能补偿功能的薄膜体声波生化传感器结构设计与加工工艺研究

摘要

薄膜体声波生化传感器具有速度快、非标记、易集成和灵敏度高等优点，在生化检测、临床医学检验、环境监测、食品安全检验等领域具有广阔应用前景，是当前基于MEMS 技术的生化传感器研究的热点。现有薄膜体声波生化传感器分辨率不够高，限制了其在药物筛选等低浓度小分子检测方面的应用，研究提高薄膜体声波传感器分辨率的方法与结构对扩大其应用范围具有重要意义。
　　 为了提高薄膜体声波生化传感器的分辨率，本论文在863课题资助下，提出一种具有声能补偿功能的薄膜体声波传感器新结构，其是在检测压电层的下方增加一层声能补偿压电层，对传感器工作过程中的声能损失进行补偿，从而达到提高传感器的品质因子和分辨率的目的。
　　 本论文主要开展了以下研究：
　　 ①在分析薄膜体声波生化传感器国内外发展现状与趋势基础上，提出了具有主动声能补偿功能的传感器结构方案。
　　 ②基于连续介质理论，建立了薄膜体声波生化传感器的数学模型，进一步通过数值仿真验证了本论文提出的提高分辨率的方法与结构的有效性。
　　 ③采用有限元仿真软件分析了不同压电层厚度，不同电极厚度、宽度等结构参数对器件谐振性能的影响，通过电极的交错分布，实现了厚度剪切振动模式的激振。
　　 ④设计了不同形状和尺寸的传感器，完成了传感器的版图设计。
　　 ⑤进行了薄膜体声波传感器加工工艺研究，研制出薄膜体声波传感器样品，其中单压电层器件的一阶频率在1.5～2.3GHz 之间。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 具有声能补偿功能的薄膜体声波生化传感器工作原理

3 薄膜体声波生化传感器的结构与版图设计

4 薄膜体声波生化传感器加工工艺与性能测试

5 总结与展望

致 谢

参考文献

附 录 作者在攻读学位期间发表的论文目录