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声表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)气体传感器由于具有灵敏度高、稳定性好、体积小、成本低等特点,受到学术界和企业的广泛关注,成为目前传感器研究领域的热点。延迟线作为SAW气体传感器的核心器件,其结构和质量是影响传感器性能的重要因素。但由于受结构设计和制备工艺的限制,其性能还不能够尽如人意,尤其高性能SAW延迟线加工难度大,对微细加工水平要求很高,难以批量化生产,现有的工艺水平更制约了器件的高频化和在设计上的灵活性。 本文给出了一种SAW延迟线的设计参数的选择,并针对其特殊结构和对工艺的要求,将电子束光刻、X射线光刻和剥离技术相结合,在深入研究电子束光刻和X射线光刻工艺的基础上,成功研制了频率为476MHz的SAW延迟线。采用的工艺路线能容易实现亚微米尺寸的SAW延迟线的制备,可达到器件的高频化和在设计上的灵活性。其最大的优点是效率高,使批量生产高性能SAW气体传感器成为可能。课题主要研究内容包括: 1.对SAW气体传感器的发展概况进行了综述;介绍了SAW气体传感器的工作原理和其两种基本形式;讨论了延迟线与气体传感器性能的关系;阐述了目前SAW延迟线所存在的问题和制备技术。 2.介绍了SAW延迟线的基本理论:瑞利波及其在压电介质中的性质、声表面波的产生和接收的原理、叉指换能器(IDT，Inter-Digital Transducer)特性及参数分析。为掌握器件特性和研制做准备。 3.研究了高频率、高Q值及低插损SAW延迟线设计参数的选择,包括基片材料和电极材料的选择、叉指换能器的设计、温度稳定性等问题。从而了解476MHz的SAW延迟线结构特点,以制定合理的制作技术路线。 4.指出476MHz声表面波延迟线的制备难点,根据其特殊结构和对工艺的要求,提出采用电子束光刻、X射线光刻和剥离技术相结合的方法制备高性能延迟线的技术路线:首先利用电子束光刻制备X射线光刻掩模,然后利用X射线光刻进行复制,最后通过剥离工艺得到SAW延迟线。对制备出的器件进行测试,测试结果证明其具有高频率、高Q值,可应用于高性能气体传感器中。