纳米孔Al2 O3修饰Si基氨气传感器设计

针对Si基微结构气体传感器中Si基与敏感材料之间附着性较差的问题,提出在Si基与敏感材料之间引入纳米孔Al2 O3膜形成新型Si基微结构传感器,利用ANSYS分析软件对微结构进行热分析。采用薄膜工艺、光刻工艺、电化学阳极氧化工艺在Si衬底上制成Si基微结构,采用超声波的方法使聚苯胺敏感材料渗入纳米孔Al2 O3膜中制成气体传感器,并在室温下测试了传感器对氨气的检测特性。结果表明：将纳米孔Al2 O3膜移植到Si基上增加了敏感材料的附着性;传感器对响应时间约为40 s,恢复时间约为960 s,灵敏度随着氨气浓度的增加而增大,并且呈现出良好的线性关系。     

全氯取代酞菁锌的合成及其Cl2气敏性研究

本文以四氯邻苯二腈和尿素为原料,采用钼酸铵固相催化法合成了全氯取代氯酞菁锌,并通过红外、紫外光谱对其进行了表征。在SiO2基片上,利用MEMS微加工技术制造了敏感电极,采用蒸发镀膜工艺制作了气体传感器薄膜。气敏测试结果表明：该传感器对氯气有较理想的灵敏特性。     

基于无线传感器网络的氯气监测系统设计

基于433 MHz的无线自组网监测系统,设计了恒电位电解式氯气传感器的信号调理电路、信号采集和处理电路、电源管理模块、人机交互界面,搭建了基于星状拓扑的通信平台。解决了无线模块中电池欠电状态对监测带来盲点的问题,完成了环境中氯气含量的实时监测系统软硬件设计。该系统运行稳定,易于扩展,具有广阔的应用前景。     

陶瓷微板热隔离半导体气体传感器阵列设计与实现

具有高浓度、挥发性、强氧化性的液氯、氮氧化物等危化品泄露、爆炸的安全检测一直是一个难点问题,要求检测传感器具有较宽量程和抗腐蚀设计。基于Al N陶瓷的微热板半导体气体传感器阵列设计,采用耐腐蚀的Al N陶瓷为衬底,物理化学性能稳定的Pt膜作为信号和加热器电极,经杂化修饰的In-Nb复合半导体氧化物为敏感材料,结合柔性光刻剥离工艺和激光微加工工艺,制备了陶瓷微板热隔离气体传感器阵列。为验证传感器阵列热结构设计的合理性,进行了有限元热仿真分析,优化了设计结构。经静态气敏测试分析,传感器阵列对浓度体积比500×10~(-6)的Cl_2和100×10~(-6)的NO_2两种气体的气敏响应时间分别为30 s和60 s左右,灵敏度最高分别为275倍和4倍,且在0~500×10~(-6)和0~100×10~(-6)检测范围均具有良好的气敏特性,对Cl_2等高浓度宽量程危化品气体检测具有良好的应用前景。     

a-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件

报道了本课题组对α-Fe2O3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件的中试工作,结果表明中试批量制得的元件能耗低、对CO有高的灵敏度、良好的选择性及稳定性,制件的成品率较高、成本低.现正着手准备工业规模生产.     

瓦斯传感器智能监控系统设计

介绍了一种基于ZigBee协议、以JN5139为核心的煤矿瓦斯智能监控系统的软、硬件设计方案。该系统采用瓦斯传感器LXK-3采集煤矿瓦斯浓度信息,经JN5139内嵌的微控制器进行相关数据处理后,利用JN5139的数据收发功能实现了系统节点之间基于ZigBee协议的无线通信。     

融合传感器阵列与SSA-BP神经网络的气体监测系统设计

为了有效监测化工厂等场所的危险气体和解决金属氧化物传感器普遍存在交叉敏感性的问题,首先使用不同的MEMS气体传感器组成传感器阵列。然后配制不同的实验气样进行测试,得到实验测试数据,并整理成训练集和测试集样本。最后,采用麻雀搜索算法优化的BP神经网络（SSA-BP）完成气体的定性、定量分析。实验测试结果表明：SSA可以有效提高预测模型的预测精度和稳定性,对乙醇、甲烷、氨气的定性识别的正确率达到100%,气体定量预测的最大相对误差不超过5.50%,预测效果得到明显改善。该系统可以满足混合气体的定性和定量分析要求,在危险化学气体监测方面具有良好的应用前景。     

原子层沉积技术及其创新运用

本文分析并总结了涉及原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术基本原理的若干问题.介绍了等离子增强原子层沉积(plasma enhanced atomic layer deposition,PEALD)技术的优势及常见运用.相对于传统ALD系统,PEALD最大的特点在于其能够通过等离子体放电来活化前驱体源,提高对前驱体源,尤其是气态源的利用.利用PEALD这一特点可以增加传统ALD技术中可用氮源的种类.同时PEALD原位掺杂作为一种掺杂方法能够用于对光催化材料的掺杂改性,提高其光催化性能.此外,PEALD技术还适用于温度敏感材料和柔性材料上的薄膜沉积,可以获得更低的电阻率和更高的薄膜密度等.本文重点介绍了本课题组提出的PEALD原位掺杂技术及其对TiO2光催化剂的掺杂改性运用.最后对原位掺杂技术的研究方向和发展进行了展望.     

激光微加工纳米孔Al2O3陶瓷膜的方法及分析

针对超薄型Al2O3易碎加工难的问题,提出激光微加工的方法.阐述了激光微加工的原理.通过声光调节激光器的品质因子Q值获取激光巨脉冲.论述了纳米孔Al2O3膜的电化学定向生长及其微加工过程,扫描电镜揭示了纳米孔Al2O3膜易碎易断的内在原因,加工区域略有灼烧现象.分析了激光输出脉冲频率和电流对陶瓷膜的刻槽深度和宽度的关系,影响区最小时,调Q频率在9 kHz左右.电流应控制在10～20A.     

应用微波技术抑制光刻胶图形的坍塌与黏连

针对显影工艺中水的表面张力导致的高高宽比抗蚀剂图形的坍塌及黏连,提出了一种基于微波加热的干燥技术来有效改善纳米抗蚀剂图形的干燥效果。该方法利用微波穿透光刻胶结构直接加热光刻胶图形间隙中残存的去离子水,水分子吸收微波的光子能量迅速蒸发,从而有效地抑制光刻胶图形的坍塌与黏连现象。利用提出的基于微波加热的干燥方法,成功获取了高260nm、宽16nm的光刻胶线条组和直径为20nm的光刻胶柱形阵列,其中高高宽比线条组和由15 625根柱子组成的柱形阵列结构没有出现坍塌及黏连情况,验证了在微波产生的交变电场作用下,可以减小水分子团簇,降低水的表面张力。