雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種采用MEMS工藝制備的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。所述雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器包括：基底；以及傳感器敏感結(jié)構(gòu)，形成在所述基底上，具有呈柵狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)雙端固支梁。根據(jù)本發(fā)明的傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電(MEMS)電場(chǎng)傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電場(chǎng)測(cè)量在氣象研究、航空航天、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。利用電場(chǎng)傳感器對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，得到有效信息，保障火箭、衛(wèi)星等飛行器的升空安全等，也可以避免在氣象、航空航天、電網(wǎng)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。
[0003]基于微加工技術(shù)的微型電場(chǎng)傳感器具有明顯的優(yōu)勢(shì):質(zhì)量小，更有利于對(duì)高空或外太空進(jìn)行測(cè)量；體積微小，能用于測(cè)量電場(chǎng)分布的細(xì)節(jié)；另外將微型電場(chǎng)傳感器與其他傳感器如溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等集成在一起也相對(duì)容易。因此基于微加工技術(shù)的微型電場(chǎng)傳感器有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]目前微型MEMS電場(chǎng)傳感器驅(qū)動(dòng)方式主要有靜電驅(qū)動(dòng)、壓電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)以及熱驅(qū)動(dòng)等。靜電驅(qū)動(dòng)的微型電場(chǎng)傳感器，所加驅(qū)動(dòng)電壓較高，使得功耗和溫漂較大。熱驅(qū)動(dòng)微型靜電場(chǎng)傳感器，傳感器所加驅(qū)動(dòng)電壓高，如果長(zhǎng)時(shí)間工作，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)材料溫度特性發(fā)生變化，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)位移不穩(wěn)定。電磁驅(qū)動(dòng)方式會(huì)帶來(lái)強(qiáng)電磁干擾，影響感應(yīng)結(jié)構(gòu)測(cè)量電場(chǎng)，并增大檢測(cè)電路噪聲。
[0005]陶虎等人提供了采用壓電陶瓷條作為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS電場(chǎng)傳感器(“一種基于微加工技術(shù)的微型電場(chǎng)傳感器的設(shè)計(jì)與制造”，639-642，2006，29 (3)，電子器件)。該MEMS電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)中相對(duì)的兩組梳齒電極采用膠粘劑與壓電陶瓷條連接，當(dāng)在兩組壓電陶瓷上施加一對(duì)幅值相同、極性相反的同頻驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，兩組電極在壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)，一組電極向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，則另一組電極則向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到上方的梳齒電極感應(yīng)電荷較多，運(yùn)動(dòng)到下方的梳齒電極感應(yīng)電荷較少。因此當(dāng)兩組梳齒電極交錯(cuò)振動(dòng)時(shí)，其表面電荷數(shù)會(huì)發(fā)生周期性改變，從而形成與施加到感應(yīng)電極的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比的交變差分電流信號(hào)。
[0006]然而，上述該MEMS電場(chǎng)傳感器中，壓電陶瓷條體積較大，使得傳感器體積大、功耗高。此外，壓電陶瓷條采用膠粘劑連接結(jié)構(gòu)，制造精度差，導(dǎo)致輸出信號(hào)弱且不穩(wěn)定，也不適合批量制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。
[0009]( 二 )技術(shù)方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。該雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器包括:基底；以及傳感器敏感結(jié)構(gòu)，形成在所述基底上，具有呈柵狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)雙端固支梁。
[0011](三)有益效果[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，根據(jù)本發(fā)明的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器具有以下有益效果:
[0013](1)由于傳感器的壓電驅(qū)動(dòng)層與其他結(jié)構(gòu)層連接采用MEMS工藝，沒(méi)有使用膠粘劑連接，因此傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積??；
[0014](2)由于傳感器采用壓電材料驅(qū)動(dòng)，因此可獲得較大的位移輸出、響應(yīng)快，具有線性好、控制方便、頻率響應(yīng)好、無(wú)噪聲、無(wú)電磁干擾、功耗小的優(yōu)點(diǎn)，易于批量制造；
[0015](3)傳感器采用雙端固支梁，可以制作較長(zhǎng)的梁，因此壓電固支梁中部位置的振幅較大，傳感器會(huì)有較大的信號(hào)輸出。此外，當(dāng)由于外界條件改變而影響傳感器的振動(dòng)狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明傳感器的信號(hào)輸出幾乎不受影響，所以傳感器的輸出信號(hào)穩(wěn)定。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的立體圖；
[0017]圖2示出了圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)層次的示意圖。
[0018]圖3a是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿A-A'方向的剖視圖；
[0019]圖3b是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿B-B'方向的剖視圖；
[0020]圖3c是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿C-C'方向的剖視圖。
[0021]【本發(fā)明主要元件 符號(hào)說(shuō)明】
[0022]1-第一上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)； 2-第一感應(yīng)電極焊盤(pán)；
[0023]3-第一下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)；4-固支梁；
[0024]5-第二上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)6-第二感應(yīng)電極焊盤(pán)；
[0025]7-第二下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)；8-基底；
[0026]9-第一絕緣層；10-感應(yīng)電極層；
[0027]11-第二絕緣層；12-上驅(qū)動(dòng)電極層；
[0028]13-壓電材料層；14-下驅(qū)動(dòng)電極層；
[0029]15-第三絕緣層。16-感應(yīng)電極焊盤(pán)孔
[0030]17-上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔18-下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本發(fā)明。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種采用MEMS工藝的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。該雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器通過(guò)壓電層驅(qū)動(dòng)，固支梁的中部相對(duì)于兩端垂直振動(dòng)，導(dǎo)致感應(yīng)電極層產(chǎn)生變化的感應(yīng)電荷，通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電荷變化形成的感應(yīng)電流，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外界電場(chǎng)的檢測(cè)。
[0034]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的立體圖。圖2示出了圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)層次的示意圖。圖3a是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿A-A'方向的剖視圖。圖3b是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿B-B'方向的剖視圖。圖3c是圖1所示雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器沿C-C/方向的剖視圖。
[0035]參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器主要結(jié)構(gòu)包括:第一上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)1、第一感應(yīng)電極焊盤(pán)2、第一下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)3、雙端固支壓電梁4、第二上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)5、第二感應(yīng)電極焊盤(pán)6、第二下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)7和基底8。
[0036]如圖1所示，在基底8上形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)層。在雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器中間部位是多個(gè)固支梁4，多個(gè)固支梁4組成柵狀結(jié)構(gòu)，固支梁4的下方懸空，因此其固支梁4的中部可以在壓電材料層的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于兩端上下振動(dòng)。
[0037]如圖1和圖3a_3c所示，在雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的無(wú)固支梁區(qū)域設(shè)置有對(duì)稱(chēng)排列在固支梁4兩側(cè)的焊盤(pán)和焊盤(pán)孔，依次可以是上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔17、感應(yīng)電極焊盤(pán)孔16和下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔18。其中，第一上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)1和第二上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)5分別位于固支梁兩端的上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔17內(nèi)；第一感應(yīng)電極焊盤(pán)2和第二感應(yīng)電極焊盤(pán)6分別位于固支梁兩端的感應(yīng)電極焊盤(pán)孔16內(nèi)；第一下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)3和第二下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)7分別位于固支梁兩端的下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔18內(nèi)。
[0038]參照?qǐng)D2，本實(shí)施例壓電固支梁式微型電場(chǎng)傳感器可以是多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，例如，從上至下的結(jié)構(gòu)層可以為:第一絕緣層9、感應(yīng)電極層10、第二絕緣層11、上驅(qū)動(dòng)電極層12、壓電材料層13、下驅(qū)動(dòng)電極層14、基底8和第三絕緣層15。
[0039]參照?qǐng)D3a、圖3b和圖3c，本發(fā)明實(shí)施例的固支梁式微型電場(chǎng)傳感器的絕緣層的面積均大于上下相鄰的電極層，以保證在制作電極層時(shí)，上下電極不會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。具體地，第一絕緣層9的面積大于下覆的感應(yīng)電極層10 ;第二絕緣層11的面積大于上覆的感應(yīng)電極層和下覆的上驅(qū)動(dòng)電極層12。壓電材料是優(yōu)良的絕緣材料，因此壓電材料層也可以當(dāng)做絕緣材料層使用，壓電材料層13的面積大于上覆的上驅(qū)動(dòng)電極層12和下覆的下驅(qū)動(dòng)電極層14。
[0040]結(jié)合圖1、圖2、圖3a、圖3b和圖3c，本發(fā)明實(shí)施例的壓電固支梁式微型電場(chǎng)傳感器上，上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔17由第一絕緣層9向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)第一絕緣層9、感應(yīng)電極層10和第二絕緣層11，而終止于上驅(qū)動(dòng)電極層12。第一上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)1和第二上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)5位于該上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔17內(nèi)，以便分別將上驅(qū)動(dòng)電極層通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)電路(未示出)的第一端相連接。
[0041]下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔18是由第一絕緣層9向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)第一絕緣層9、感應(yīng)電極10層、第二絕緣層11、上驅(qū)動(dòng)電極層12和壓電材料層13，而終止于下驅(qū)動(dòng)電極層14。第一下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)3和第二下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)7位于該下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔18內(nèi)，以便通過(guò)分別通過(guò)導(dǎo)線將下驅(qū)動(dòng)電極層14與驅(qū)動(dòng)電路的另一端相連接。
[0042]感應(yīng)電極焊盤(pán)孔16由第一絕緣層9向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)所述第一絕緣層9，而終止于感應(yīng)電極層10。第一感應(yīng)電極焊盤(pán)2位于該感應(yīng)電極焊盤(pán)孔16內(nèi)，以便通過(guò)導(dǎo)線將感應(yīng)電極層與測(cè)量電路(未示出)的第一端相連接。第二感應(yīng)電極焊盤(pán)6位于該感應(yīng)電極焊盤(pán)孔16內(nèi)，以便通過(guò)導(dǎo)線將感應(yīng)電極層10與測(cè)量電路的另一端相連接。
[0043]本實(shí)施例雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器可以由MEMS工藝制備而成。該制備過(guò)程和方法可以包括:首先在基底上依次制作第三絕緣層15、下驅(qū)動(dòng)電極層14、壓電材料層13、上驅(qū)動(dòng)電極層12、第二絕緣層11、感應(yīng)電極層10和第一絕緣層9，而后通過(guò)深刻蝕和干法釋放的方法，形成雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器。其中，由濺射、PLVCD、PEVCD或氧化的方法形成第一絕緣層9、第二絕緣層11和第三絕緣層15，第一絕緣層9、第二絕緣層11和第三絕緣層15的材料可以是二氧化硅、氮化硅或由二氧化硅和氮化硅兩種材料組成的復(fù)合絕緣層。絕緣層的厚度應(yīng)當(dāng)保證位于其上下的兩層材料之間絕緣，通常介于1納米至1厘米之間。
[0044]可以通過(guò)鍵合、蒸發(fā)、濺射、分子束外延、脈沖激光沉積、金屬有機(jī)物氣相沉積、低壓氣相沉積、溶膠-凝膠、金屬有機(jī)物熱分解和水熱合成法中的至少一個(gè)形成壓電材料層
13。壓電材料層13的材料可以是以下材料中的至少一個(gè):鋯鈦酸鉛、改性鈦酸鉛、鑭鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛鑭、氧化鋅和氮化鋁。壓電材料層13的厚度可以介于10納米至5厘米之間。
[0045]可以采用濺射或蒸鍍的方法來(lái)形成上驅(qū)動(dòng)電極層12、下驅(qū)動(dòng)電極層14和感應(yīng)電極層10。上驅(qū)動(dòng)電極層12、下驅(qū)動(dòng)電極層14和感應(yīng)電極層10的材料可以是Ir、Pt、Al、Cu和Au中的至少一個(gè)，其厚度介于1納米至5毫米之間之間。
[0046]基底8可以由硅片或SOI片制作。如圖3a_3c所示，可以將基底8分為包括兩端基底部分和中間基底部分，中間基底部分之上包括呈柵狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)雙端固支梁4。由于固支梁4下覆的中間基底部分懸空，其該固支梁4的中部部分可以在壓電材料層13的驅(qū)動(dòng)下上下振動(dòng)。在本實(shí)施例中，中間基底部分的下側(cè)至兩端基底部分的下側(cè)的垂直距離是1微米至10厘米。固支梁4的長(zhǎng)度是1微米至20厘米，寬度是1微米至10厘米，厚度是1微米至10厘米。相鄰兩個(gè)固支梁4之間的距離是1微米至5毫米。
[0047]以下來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器的工作過(guò)程。在沒(méi)有施加驅(qū)動(dòng)電壓的初始狀態(tài)中，所有雙端固支壓電梁處于同一水平面。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器處于工作狀態(tài)時(shí)，由驅(qū)動(dòng)電路(未示出)分別通過(guò)第一上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)1和第一下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)3以及第二上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)5和第二下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)7，分別向第一上電極層和第一下電極層以及第二上電極層和第二下電極層施加兩組一定頻率且幅度周期性變化的驅(qū)動(dòng)電壓，且兩組電壓的相位差為180度。在該驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)下，壓電材料層帶動(dòng)所處位置的固支梁中部部分(由第三絕緣層15、下驅(qū)動(dòng)電極層14、壓電材料層13、上驅(qū)動(dòng)電極層12、第二絕緣層11、感應(yīng)電極層10和第一絕緣層9的一部分構(gòu)成)沿垂直方向上下振動(dòng)。該振動(dòng)可以是諧振振動(dòng)或受迫振動(dòng)。
[0048]相鄰的兩個(gè)固支梁的中部部分的振動(dòng)方向彼此相反。因此，當(dāng)一個(gè)固支梁的中部向上翹起時(shí)，相鄰的兩個(gè)固支梁的中部向下彎曲。翹起的固支梁的中部高于初始狀態(tài)水平面，并暴露于待測(cè)電場(chǎng)中。此時(shí)向上翹起的固支梁的感應(yīng)電極層表面的感應(yīng)電荷增加，同時(shí)起到屏蔽電場(chǎng)的作用，而相鄰的固支梁向下彎曲并低于初始水平面，被起到屏蔽作用的梁屏蔽，使其感應(yīng)電極表面的感應(yīng)電荷減少。由于驅(qū)動(dòng)電壓的幅度周期變化，上述梁的翹起和下彎兩種狀態(tài)交替出現(xiàn)，感應(yīng)電極層表面的感應(yīng)電荷量發(fā)生周期性變化，從而形成交變電流。通過(guò)第一感應(yīng)電極焊盤(pán)2和第二感應(yīng)電極焊盤(pán)6以差分形式的輸出該感應(yīng)電流，其中所輸出電流的幅度正比于待測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。
[0049]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙端固支壓電梁式微型電場(chǎng)傳感器，包括:基底；以及傳感器敏感結(jié)構(gòu)，形成在所述基底上，具有呈柵狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)雙端固支Μο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感結(jié)構(gòu)包括在所述基底上依次形成的絕緣層、下驅(qū)動(dòng)電極層、壓電材料層、上驅(qū)動(dòng)電極層和感應(yīng)電極層，以形成所述多個(gè)雙端固支梁；其中，當(dāng)向所述下驅(qū)動(dòng)電極層和所述上驅(qū)動(dòng)電極層之間施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，所述壓電材料層使相鄰兩個(gè)固支梁的中間部分的振動(dòng)方向彼此相反，以產(chǎn)生與要檢測(cè)的電場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電流，并由感應(yīng)電極層輸出該電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感結(jié)構(gòu)還包括形成于所述感應(yīng)電極層之上的第一絕緣層，形成于所述感應(yīng)電極層之下的第二絕緣層以及形成于下驅(qū)動(dòng)電極層之下的第三絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感結(jié)構(gòu)還包括:上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔，從第一絕緣層向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)第一絕緣層、感應(yīng)電極層和第二絕緣層，而終止于上驅(qū)動(dòng)電極層，用于容納上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)，以便通過(guò)所述上驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)將驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述上驅(qū)動(dòng)電極層；下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)孔，從第一絕緣層向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)第一絕緣層、感應(yīng)電極層、第二絕緣層、上驅(qū)動(dòng)電`極層和壓電材料層，而終止于下驅(qū)動(dòng)電極層，用于容納下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)，以便通過(guò)所述下驅(qū)動(dòng)電極焊盤(pán)將驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述下驅(qū)動(dòng)電極層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述壓電材料層由以下材料中的至少一種制成:鋯鈦酸鉛、改性鈦酸鉛、鑭鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛鑭、氧化鋅和氮化鋁；且所述壓電材料層的厚度介于10納米至5厘米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述上驅(qū)動(dòng)電極層和下驅(qū)動(dòng)電極層分別由以下材料中的至少一種制成:Ir、Pt、Al、Cu和Au ;或由其他金屬材料制成；且所述上驅(qū)動(dòng)電極層和下驅(qū)動(dòng)電極層的厚度分別介于1納米至5毫米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述傳感器敏感結(jié)構(gòu)還包括:感應(yīng)電極焊盤(pán)孔，從第一絕緣層向下刻蝕形成，其深度穿過(guò)所述第一絕緣層，而終止于感應(yīng)電極層，用于容納感應(yīng)電極焊盤(pán)以便通過(guò)所述感應(yīng)電極焊盤(pán)從感應(yīng)電極層輸出與要檢測(cè)的電場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述感應(yīng)電極層由以下材料中的至少一種制成:Ir、Pt、Al、Cu和Au ;或由其他金屬材料制成；且所述感應(yīng)電極層的厚度介于1納米至5毫米之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層是二氧化硅層或氮化硅層、或由二氧化硅和氮化硅組成的復(fù)合絕緣層；或由其他具有絕緣性材料制作；且所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層的厚度分別介于1納米至1厘米之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型電場(chǎng)傳感器，其特征在于，所述固支梁的下側(cè)至基底下側(cè)的距離是1微米至10厘米；相鄰兩個(gè)固支梁之間的距離是1微米至5毫米；所述固支梁的長(zhǎng)度為1微米至10厘米，寬度為1微米至10厘米，厚度為1微米至10厘米。
【文檔編號(hào)】B81B3/00GK103675480SQ201310491406
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】夏善紅, 馮可, 佟建華, 方東明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所