基于MEMS技术的氧气微传感器机理研究与设计

摘要

该文的主要研究工作如下: 1.以配位化合物的晶格结构理论为基础,对于二氧化锆立方固溶体结构进行分析,得出在二氧化锆中掺杂氧化钇,即钇稳定立方相二氧化锆(YSZ),其具有一定的氧离子空位,从而具有离子导电性,并讨论了氧化钇掺杂浓度对YSZ电导率的影响. 2.以溶胶-凝胶(Sol-gel)理论为基础,制备钇稳定立方相二氧化锆(YSZ)溶胶-凝胶膜,并对不同的药品配比进行测试与比较. 3.提出平板电容式氧气传感器的初始模型,并对其工作机理进行探讨.实验结果表明,该敏感膜具有较好的气体选择性和测量重复性. 4.从传感器微型化方面考虑,结合MEMS技术和半导体工艺,设计MOS电容式氧气微传感器,并从半导体能带的角度出发,阐明其工作原理. 5.以MOS电容式氧气微传感器的分析为基础,设计MOSFET氧气微传感器结构,在器件中集成了加热元件和测温元件.并设计了MOSFET氧气微传感器、加热元件及测温元件的具体工艺流程和模版.

目录

文摘

英文文摘

第一章综述

§1.1微机电系统

§1.2气体传感器发展概况

§1.3氧气传感器简介

§1.4本课题的任务

第二章氧气敏感薄膜

§2.1 YSZ

§2.2采用溶胶-凝胶法制备氧气敏感薄膜

§2.3氧气传感器的平板电容式模型

第三章MOS结构氧气微传感器

§3.1 MOS结构

§3.2 MOS结构氧气微传感器工作原理

§3.3 MOS结构氧气微传感器工艺

第四章MOSFET氧气微传感器

§4.1 MOSFET简介

§4.2 MOSFET氧气微传感器设计

§4.3加热元件与测温元件的设计

§4.4 MOSFET氧气微传感器工艺

第五章结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

致谢

附录Ⅰ MASK

附录Ⅱ主要符号索引

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文