專利名稱：表面聲波感測器的制作方法
表面聲波感測器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于聲波感測技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種表面聲波感測器。背景技術(shù)：
表面聲波感測器具有許多應(yīng)用，它的商業(yè)潛力正開始被人們所認識。表面聲波感測器由 于制造成本低、靈敏度高、可靠性高等優(yōu)勢，被大量地開發(fā)成許多感測器組件。
一種表面聲波感測器，其包括一壓電基底、設(shè)置于壓電基底表面的輸入叉指電極 (Interdigital Transducers, IDT)、輸出叉指電極以及設(shè)置于壓電基底表面且位于輸入叉 指電極與輸出叉指電極之間的感測裝置，該感測裝置為感測薄膜，用于吸附氣體或液體中的 微量待測分子。當在輸入叉指電極加上交流電后，壓電基底因逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)變，將電能 轉(zhuǎn)為聲波能，進而產(chǎn)生表面聲波，經(jīng)由壓電基底的壓電材料傳遞聲波能至輸出叉指電極，再 通過正壓電效應(yīng)將聲波信號轉(zhuǎn)為電信號輸出，以提供給外部儀器精確地解讀感測薄膜表面上 的信號變化情形。當表面聲波傳播至壓電基底時，感測薄膜的吸附造成感測薄膜上微量的質(zhì) 量改變，由于質(zhì)量加載效應(yīng)(Mass Loading Effect)的影響，通過吸附特定氣體或液體中的 微量待測分子的感測薄膜的聲波能，將會改變原先的傳播特征，而使得聲波的相位速度與衰 減量產(chǎn)生一定程度的漂移量，偵測這些諧振頻率的漂移信號即可定量分析其吸附在壓電材料 表面的待測分子濃度。
然而，由于感測薄膜的表面積有限，使得表面聲波感測器的感測效果不能被提升。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中感測效果有限的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種感測效果佳 的表面聲波感測器。
本發(fā)明實現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案為所述表面聲波感測器包括壓電基底，設(shè)置于 壓電基底表面的輸入叉指電極、輸出叉指電極，以及設(shè)置于壓電基底表面且位于輸入叉指電 極與輸出叉指電極之間的感測裝置，所述感測裝置包括納米柱陣列或納米管陣列，在納米柱 或納米管表面具有感測材料層。
所述納米柱為硅納米柱，所述納米管為碳納米管。
所述感測材料層的材料為氧化鋅，在所述感測材料層表面具有若干納米線。 所述納米線為氧化鋅納米線。
3與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的感測裝置包括納米柱或納米管陣列，提高了感測裝置的感 測表面積，使得本發(fā)明的表面聲波感測器的感測效果得以提高。

圖l是本發(fā)明第一實施例的表面聲波感測器的示意圖； 圖2是本發(fā)明第二實施例的表面聲波感測器的示意圖； 圖3是本發(fā)明第三實施例的表面聲波感測器制造方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā) 明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
請參閱圖l，本發(fā)明第一實施例提供的一種表面聲波感測器，其包括一壓電基底iio，設(shè) 置于壓電基底110表面的輸入叉指電極120、輸出叉指電極130，以及設(shè)置于壓電基底110表面 且位于輸入叉指電極120與輸出叉指電極130之間的延遲區(qū)150的感測裝置140。
上述壓電基底110可以為一壓電基板，也可以為基板及與形成于基板上的壓電膜層構(gòu)成 。壓電基板和壓電膜層由壓電材料制成，該壓電材料可為單晶類，如石英(Quartz)、鈮酸 鋰(LiNb03)、鉭酸鋰(LiTa03)等；薄膜類，如氮化鋁(A1N)、氧化鋅(ZnO);陶瓷類，如鈦酸 鋇、鋯鈦酸鉛(PZT)等。
上述輸入、輸出叉指電極120、 130可由現(xiàn)有技術(shù)中的微影蝕刻或微機電制程等方法制作 于上述壓電基底110的表面，其材料可為鋁。
上述感測裝置140為硅納米柱陣列，該陣列包括若干大致垂直于上述壓電基底110的硅納 米柱142，硅納米柱142表面具有一感測材料層(未標示)，該感測材料層為氧化鋅層，在氧化 鋅層表面具有若干納米線144。該納米線144為氧化鋅納米線，其直徑比硅納米柱的直徑小。 上述硅納米柱陣列可采用現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)離子蝕刻(Reactive Ion Etch， RIE)法生長。上 述氧化鋅層可采用現(xiàn)有技術(shù)中的濺鍍(Sputtering)法生成，其厚度為l(TlOO納米。上述納米 線144可采用現(xiàn)有技術(shù)中的水熱法或溶膠凝膠法(Sol-Gel)生長，其形狀可為規(guī)則形狀，也可 為不規(guī)則形狀，用于增加感測表面積。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)明白，在本實施例中，所述硅納米柱陣列可使用碳納米管陣列代 替，該碳納米管陣列包括若干大致垂直于上述壓電基底的碳納米管，碳納米管表面具有氧化 鋅層，在氧化鋅層表面具有若干納米線，該納米線的直徑比碳納米管的直徑小。上述碳納米 管陣列可采用現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor D印osition， CVD)法生長。上述氧化鋅層可采用現(xiàn)有技術(shù)中的濺鍍法生成，其厚度為i(Tioo納米。上述納米線可采用現(xiàn)有技 術(shù)中的水熱法或溶膠凝膠法生長，其形狀可為規(guī)則形狀，也可為不規(guī)則形狀，用于增加感測 表面積。
本實施例的表面聲波感測器可提供在紫外線感測器、氫氣感測器等使用。
請參閱圖2，本發(fā)明第二實施例提供的表面聲波感測器與第一實施例相比，區(qū)別在于 感測裝置240為納米柱陣列，該陣列包括若干大致垂直于壓電基底210的納米柱(未標示)，納 米柱表面具有一感測材料層(未標示)。該感測材料層的材料選擇取決于其所感測的物質(zhì)，如 感測紫外線時可采用氧化鋅，感測氫氣時可采用氧化鋅或鈀(Pd)，感測一氧化碳時可采用二 氧化錫(Sn02)。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)明白，在本實施例中，所述納米柱陣列可使用納米管陣列代替。 請參閱圖3，本發(fā)明第三實施例提供的一種表面聲波感測器制造方法，其包括以下步驟
在步驟502，提供一壓電基底。
上述壓電基底可以為一壓電基板，也可以為基板及與形成于基板上的壓電膜層構(gòu)成。 在步驟504，在壓電基底表面形成輸入叉指電極和輸出叉指電極。
上述輸入、輸出叉指電極可由現(xiàn)有技術(shù)中的微影蝕刻或微機電制程等方法制作于上述壓 電基底的表面，其材料可為鋁。
在步驟506，在輸入叉指電極與輸出叉指電極之間的延遲區(qū)形成感測裝置。 在本實施例中，該步驟具體包括
(1) 在輸入叉指電極與輸出叉指電極之間的延遲區(qū)形成硅納米柱陣列或碳納米管陣列。 硅納米柱陣列可采用現(xiàn)有技術(shù)中的活性離子蝕刻法生長，碳納米管陣列可采用現(xiàn)有技術(shù)中的 化學(xué)氣相沉積法生長。
(2) 在硅納米柱或碳納米管表面濺鍍上一氧化鋅層，該氧化鋅層厚度為10 100納米。
(3) 在氧化鋅層生長氧化鋅納米線?？刹捎矛F(xiàn)有技術(shù)中的溶膠凝膠法或熱水法。該納米 線的直徑比上述硅納米柱和碳納米管的直徑小，形狀為規(guī)則形狀，也可為不規(guī)則形狀。
本發(fā)明實施例在硅納米柱或碳納米管表面濺鍍氧化鋅層，并在氧化鋅層生長納米線，提 高了感測裝置的感測表面積，使得本發(fā)明實施例的表面聲波感測器的感測效果得以提高。
盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在形 式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，而不會脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精 神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種表面聲波感測器，其包括壓電基底，設(shè)置于壓電基底表面的輸入叉指電極、輸出叉指電極，以及設(shè)置于壓電基底表面且位于輸入叉指電極與輸出叉指電極之間的感測裝置，其特征在于，所述感測裝置包括納米柱陣列或納米管陣列，在納米柱或納米管表面具有感測材料層。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的表面聲波感測器，其特征在于所述納米 柱或納米管垂直于壓電基底。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的表面聲波感測器，其特征在于所述感測 材料層的材料為氧化鋅、鈀或二氧化錫。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的表面聲波感測器，其特征在于所述納米 柱為硅納米柱，所述納米管為碳納米管。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面聲波感測器，其特征在于所述感測 材料層的材料為氧化鋅，在所述感測材料層表面具有若干納米線。
6 根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面聲波感測器，其特征在于所述納米 線為氧化鋅納米線。
7 根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面聲波感測器，其特征在于所述納米 線的直徑比所述硅納米柱或碳納米管的直徑小。
8 根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面聲波感測器，其特征在于所述感測材料層的厚度為i(Tioo納米。
9 根據(jù)權(quán)利要求l所述的表面聲波感測器，其特征在于所述壓電 基底為壓電基板，或為基板及與形成于基板上的壓電膜層構(gòu)成。
10 根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面聲波感測器作為紫外線感測器或氫氣感測器的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于聲波感測技術(shù)領(lǐng)域。公開一種表面聲波感測器，它包括壓電基底，設(shè)置于壓電基底表面的輸入叉指電極、輸出叉指電極，以及設(shè)置于壓電基底表面且位于輸入叉指電極與輸出叉指電極之間的感測裝置，所述感測裝置包括納米柱陣列或納米管陣列，在納米柱或納米管表面具有感測材料層。納米柱為硅納米柱，納米管為碳納米管。感測材料層的材料為氧化鋅，在感測材料層表面具有若干納米線。所述納米線為氧化鋅納米線，其直徑比硅納米柱或碳納米管的直徑小。本發(fā)明的表面聲波感測器可作為紫外線感測器、氫氣感測器使用。本發(fā)明的感測裝置包括納米柱或納米管陣列，提高了感測裝置的感測表面積，使得本發(fā)明的表面聲波感測器的感測效果得以提高。
文檔編號G01N29/14GK101634643SQ200810303020
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者周代栩 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司