欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2015100331225
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于纳米材料的传感器的形成方法,其特征在于,包括:

提供半导体衬底,所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面,所述半导体衬底的第一表面具有第一介质层,第二表面具有第二介质层;

在所述第一介质层表面形成若干MoS2纳米结构,若干MoS2纳米结构呈线性排列;

在所述第一介质层表面形成若干传输线,所述传输线具有间隔,所述间隔适于容纳所述MoS2纳米结构;

在所述半导体衬底的第二介质层表面形成接地层,所述接地层形成有互补开口谐振环,所述互补开口谐振环的位置与所述MoS2纳米结构的位置对应。

2.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,在所述第一介质层表面形成若干MoS2纳米结构包括:提供石英管式炉,所述石英管式炉具有连通的第一温区和第二温区,三氧化钼粉末、硫粉;将三氧化钼粉末放置于石英管式炉内的第一温区,形成第一介质层的半导体衬底设置于三氧化钼粉末的上方,半导体衬底与三氧化钼粉末的间距为1厘米至5厘米;将硫粉放置于石英管式炉的第二温区,其中硫粉与三氧化钼粉末的间距为17厘米至20厘米;

其中,第一温区的温度设置为650摄氏度至800摄氏度,第二温区的温度设置为180摄氏度至300摄氏度,石英管式炉在制备过程中始终通入30sccm的氩气,且氩气沿第二温区流向第一温区;保持第一温区650摄氏度至800摄氏度的时间为5分钟后,让石英管式炉自然冷却到室温,取出在所述介质层表面形成MoS2纳米线层的半导体衬底;在所述半导体衬底

100表面形成光刻胶图形,所述光刻胶图形覆盖部分MoS2纳米线且所述光刻胶图形与待形成的线性排列的MoS2纳米线对应,采用刻蚀工艺去除未被覆盖的MoS2纳米线,然后去除所述光刻胶图形,形成若干间隔的MoS2纳米线且若干MoS2纳米线呈线性排列。

3.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述传输线的形成工艺包括:采用光刻胶图形覆盖所述MoS2纳米结构,所述光刻胶图形暴露出若干所述第一介质层表面,所述光刻胶图形与待形成的传输线对应,采用物理气相沉积工艺在所述第一介质层表面形成金属薄膜;去除光刻胶图形,形成具有间隔的传输线。

4.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述互补开口谐振环的结构为两个互相反向放置的同心开口谐振环,所述互补开口谐振环的形成工艺包括:在所述接地层表面形成光刻胶图形,所述光刻胶图形具有与互补开口谐振环对应的图形;以所述光刻胶图形为掩膜,刻蚀所述接地层,直至暴露出第二介质层;去除所述光刻胶图形,形成互补开口谐振环。

5.一种传感器,其特征在于,包括:

具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的半导体衬底;位于第一表面的第一介质层;位于第二表面的第二介质层;位于第一介质层表面的传输线,且传输线具有间隔;填充所述间隔的MoS2纳米结构;位于第二介质层的接地层,所述接地层内具有互补开口谐振环,互补开口谐振环的位置与传输线的间隔对应。

6.如权利要求5所述的传感器,其特征在于,半导体衬底厚度为400微米至600微米,介电常数为11.9;所述第一介质层的材料为氧化硅,所述第一介质层110的厚度为10到30微米,所述第一介质层的介电常数为4;所述第二介质层的材料为氧化硅,所述第二介质层的厚度为10到30微米,所述第二介质层的介电常数为4;所述传输线长度为11毫米至13毫米,宽度为0.6毫米;所述接地层的厚度为5微米至20微米。

7.如权利要求5所述的传感器,其特征在于,所述互补开口谐振环的结构为两个互相反向放置的同心开口谐振环,其中,较大的开口谐振环的尺寸为:开口为0.3毫米,环的内径为5.52毫米,环的外径为5.92毫米;较小的开口谐振环的尺寸为:开口为0.3毫米,环的内径为4.72毫米,环的外径为5.12毫米;较大的开口谐振环与较小的开口谐振环的间距为

0.2毫米。

8.如权利要求5所述的传感器,其特征在于,当所述传感器的MoS2纳米结构数量为1时,所述传感器的等效电路包括:输入端,所述输入端连接传输线第一等效电感的第一端,传输线第一等效电感的第二端连接MoS2纳米结构的等效电阻的第一端,MoS2纳米结构的等效电阻的第二端连接MoS2纳米结构的等效电感的第一端,MoS2纳米结构的等效电感的第二端连接MoS2纳米结构的等效电容的第一端,MoS2纳米结构的等效电容的第二端连接传输线第二等效电感的第一端,传输线第二等效电感的第二端连接输出端,传输线第一等效电容的第一端连接传输线第一等效电感的第二端,传输线第一等效电容的第二端连接传输线第二等效电容的第一端,传输线第二等效电容的第二端连接传输线第二等效电感的第一端;

互补开口谐振环的等效电感的第一端连接传输线第一等效电容的第二端,互补开口谐振环的等效电容的第一端连接传输线第一等效电容的第二端,互补开口谐振环的等效电感的第二端连接互补开口谐振环的等效电容的第二端并接地。

9.一种采用权利要求5至8任一项的传感器检测气体的方法,其特征在于,包括:

获取第一曲线,所述第一曲线为:在没有待检测气体的环境下,所述传感器的频率与S11的曲线;

将传感器放置于待检测环境,获取第二曲线,所述第二曲线为:在待检测环境下,所述传感器的频率与S11的曲线;

通过比较第一曲线和第二曲线的频移的谐振频率变化与否,检测待检测环境下是否存在待检测气体。

10.如权利要求9所述的检测气体的方法,其特征在于,还包括:通过获取待检测环境的多条第二曲线,根据多条第二曲线频移的谐振频率变化幅度,来获取待检测环境的待检测气体浓度。