【摘 要】
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目前,微压传感器已被广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域,为这些领域重要参数的精确检测和测量提供了可靠的数据支持。但是,微压传感器普遍存在灵敏度低的问题,因
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目前,微压传感器已被广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域,为这些领域重要参数的精确检测和测量提供了可靠的数据支持。但是,微压传感器普遍存在灵敏度低的问题,因此,研究如何提高微压传感器的灵敏度具有重要意义。传统的MEMS微压力传感器通常是以压阻式、电容式或谐振式原理设计的硅基压力传感器为主,随着以石墨烯为代表的新材料出现,由于石墨烯材料表现出优良的受压变阻值特性,使之在压力传感器领域的应用成为可能。研究石墨烯材料如何应用在压力传感器中及其特性分析,成为了新的研究方向。本论文利用石墨烯材料的力学特性,设计并制备了石墨烯微压力传感器,主要工作分为以下四个部分:(1)由于用氧化还原法制备石墨烯薄膜具有简单易行、成本低廉等特点,所以本次采用氧化还原法制备出用于压感薄膜的石墨烯材料,还原剂采用氢碘酸溶液。用该方法制备出来的石墨烯薄膜形状保持完好,薄膜十分平整。(2)传统硅微压传感器通常用腐蚀液(如TMAH溶液)在硅衬底背部进行各项异性的腐蚀,形成背部掏腔的结构。本论文传感器的设计采用衬底正面掏腔,并形成氮化硅支撑薄膜结构。(3)传统硅压阻式压力传感器一般采用单一的空腔结构,本论文传感器设计了10×10空腔阵列结构,对传统硅压阻式压力传感器结构进行了改进,提高了传感器的灵敏度。(4)最后对制备出的石墨烯微压力传感器进行了一系列测试,包括传感器的性能测试和灵敏度测试。从测试结果来看,该石墨烯微压力传感器具有较好的稳定性。同时,其灵敏度可以达到10-5mbar-1数量级,最高灵敏度可以达到2.4×10-4mbar-1。
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