专利名称：表面声波感测器的制作方法
表面声波感测器
技术领域：
本发明是关于声波感测技术领域，特别是关于一种表面声波感测器。背景技术：
表面声波感测器具有许多应用，它的商业潜力正开始被人们所认识。表面声波感测器由 于制造成本低、灵敏度高、可靠性高等优势，被大量地开发成许多感测器组件。
一种表面声波感测器，其包括一压电基底、设置于压电基底表面的输入叉指电极 (Interdigital Transducers, IDT)、输出叉指电极以及设置于压电基底表面且位于输入叉 指电极与输出叉指电极之间的感测装置，该感测装置为感测薄膜，用于吸附气体或液体中的 微量待测分子。当在输入叉指电极加上交流电后，压电基底因逆压电效应产生应变，将电能 转为声波能，进而产生表面声波，经由压电基底的压电材料传递声波能至输出叉指电极，再 通过正压电效应将声波信号转为电信号输出，以提供给外部仪器精确地解读感测薄膜表面上 的信号变化情形。当表面声波传播至压电基底时，感测薄膜的吸附造成感测薄膜上微量的质 量改变，由于质量加载效应(Mass Loading Effect)的影响，通过吸附特定气体或液体中的 微量待测分子的感测薄膜的声波能，将会改变原先的传播特征，而使得声波的相位速度与衰 减量产生一定程度的漂移量，侦测这些谐振频率的漂移信号即可定量分析其吸附在压电材料 表面的待测分子浓度。
然而，由于感测薄膜的表面积有限，使得表面声波感测器的感测效果不能被提升。
发明内容
为了解决现有技术中感测效果有限的技术问题，本发明的目的在于提供一种感测效果佳 的表面声波感测器。
本发明实现其目的所采用的技术方案为所述表面声波感测器包括压电基底，设置于 压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电 极与输出叉指电极之间的感测装置，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱 或纳米管表面具有感测材料层。
所述纳米柱为硅纳米柱，所述纳米管为碳纳米管。
所述感测材料层的材料为氧化锌，在所述感测材料层表面具有若干纳米线。 所述纳米线为氧化锌纳米线。
3与现有技术相比较，本发明的感测装置包括纳米柱或纳米管阵列，提高了感测装置的感 测表面积，使得本发明的表面声波感测器的感测效果得以提高。
图l是本发明第一实施例的表面声波感测器的示意图； 图2是本发明第二实施例的表面声波感测器的示意图； 图3是本发明第三实施例的表面声波感测器制造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于 限定本发明。
请参阅图l，本发明第一实施例提供的一种表面声波感测器，其包括一压电基底iio，设 置于压电基底110表面的输入叉指电极120、输出叉指电极130，以及设置于压电基底110表面 且位于输入叉指电极120与输出叉指电极130之间的延迟区150的感测装置140。
上述压电基底110可以为一压电基板，也可以为基板及与形成于基板上的压电膜层构成 。压电基板和压电膜层由压电材料制成，该压电材料可为单晶类，如石英(Quartz)、铌酸 锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTa03)等；薄膜类，如氮化铝(A1N)、氧化锌(ZnO);陶瓷类，如钛酸 钡、锆钛酸铅(PZT)等。
上述输入、输出叉指电极120、 130可由现有技术中的微影蚀刻或微机电制程等方法制作 于上述压电基底110的表面，其材料可为铝。
上述感测装置140为硅纳米柱阵列，该阵列包括若干大致垂直于上述压电基底110的硅纳 米柱142，硅纳米柱142表面具有一感测材料层(未标示)，该感测材料层为氧化锌层，在氧化 锌层表面具有若干纳米线144。该纳米线144为氧化锌纳米线，其直径比硅纳米柱的直径小。 上述硅纳米柱阵列可采用现有技术中的反应离子蚀刻(Reactive Ion Etch， RIE)法生长。上 述氧化锌层可采用现有技术中的溅镀(Sputtering)法生成，其厚度为l(TlOO纳米。上述纳米 线144可采用现有技术中的水热法或溶胶凝胶法(Sol-Gel)生长，其形状可为规则形状，也可 为不规则形状，用于增加感测表面积。
本领域所属技术人员应明白，在本实施例中，所述硅纳米柱阵列可使用碳纳米管阵列代 替，该碳纳米管阵列包括若干大致垂直于上述压电基底的碳纳米管，碳纳米管表面具有氧化 锌层，在氧化锌层表面具有若干纳米线，该纳米线的直径比碳纳米管的直径小。上述碳纳米 管阵列可采用现有技术中的化学气相沉积(Chemical Vapor D印osition， CVD)法生长。上述氧化锌层可采用现有技术中的溅镀法生成，其厚度为i(Tioo纳米。上述纳米线可采用现有技 术中的水热法或溶胶凝胶法生长，其形状可为规则形状，也可为不规则形状，用于增加感测 表面积。
本实施例的表面声波感测器可提供在紫外线感测器、氢气感测器等使用。
请参阅图2，本发明第二实施例提供的表面声波感测器与第一实施例相比，区别在于 感测装置240为纳米柱阵列，该阵列包括若干大致垂直于压电基底210的纳米柱(未标示)，纳 米柱表面具有一感测材料层(未标示)。该感测材料层的材料选择取决于其所感测的物质，如 感测紫外线时可采用氧化锌，感测氢气时可采用氧化锌或钯(Pd)，感测一氧化碳时可采用二 氧化锡(Sn02)。
本领域所属技术人员应明白，在本实施例中，所述纳米柱阵列可使用纳米管阵列代替。 请参阅图3，本发明第三实施例提供的一种表面声波感测器制造方法，其包括以下步骤
在步骤502，提供一压电基底。
上述压电基底可以为一压电基板，也可以为基板及与形成于基板上的压电膜层构成。 在步骤504，在压电基底表面形成输入叉指电极和输出叉指电极。
上述输入、输出叉指电极可由现有技术中的微影蚀刻或微机电制程等方法制作于上述压 电基底的表面，其材料可为铝。
在步骤506，在输入叉指电极与输出叉指电极之间的延迟区形成感测装置。 在本实施例中，该步骤具体包括
(1) 在输入叉指电极与输出叉指电极之间的延迟区形成硅纳米柱阵列或碳纳米管阵列。 硅纳米柱阵列可采用现有技术中的活性离子蚀刻法生长，碳纳米管阵列可采用现有技术中的 化学气相沉积法生长。
(2) 在硅纳米柱或碳纳米管表面溅镀上一氧化锌层，该氧化锌层厚度为10 100纳米。
(3) 在氧化锌层生长氧化锌纳米线。可采用现有技术中的溶胶凝胶法或热水法。该纳米 线的直径比上述硅纳米柱和碳纳米管的直径�。巫次嬖蛐巫矗部晌还嬖蛐巫�。
本发明实施例在硅纳米柱或碳纳米管表面溅镀氧化锌层，并在氧化锌层生长纳米线，提 高了感测装置的感测表面积，使得本发明实施例的表面声波感测器的感测效果得以提高。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应明白，在形 式上和细节上可以对本发明做出各种变化，而不会脱离所附权利要求书所限定的本发明的精 神和范围。
权利要求
1.一种表面声波感测器，其包括压电基底，设置于压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，其特征在于，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱或纳米管表面具有感测材料层。
2 根据权利要求l所述的表面声波感测器，其特征在于所述纳米 柱或纳米管垂直于压电基底。
3 根据权利要求l所述的表面声波感测器，其特征在于所述感测 材料层的材料为氧化锌、钯或二氧化锡。
4 根据权利要求l所述的表面声波感测器，其特征在于所述纳米 柱为硅纳米柱，所述纳米管为碳纳米管。
5 根据权利要求4所述的表面声波感测器，其特征在于所述感测 材料层的材料为氧化锌，在所述感测材料层表面具有若干纳米线。
6 根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于所述纳米 线为氧化锌纳米线。
7 根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于所述纳米 线的直径比所述硅纳米柱或碳纳米管的直径小。
8 根据权利要求5所述的表面声波感测器，其特征在于所述感测材料层的厚度为i(Tioo纳米。
9 根据权利要求l所述的表面声波感测器，其特征在于所述压电 基底为压电基板，或为基板及与形成于基板上的压电膜层构成。
10 根据权利要求6所述的表面声波感测器作为紫外线感测器或氢气感测器的应用。
全文摘要
本发明属于声波感测技术领域。公开一种表面声波感测器，它包括压电基底，设置于压电基底表面的输入叉指电极、输出叉指电极，以及设置于压电基底表面且位于输入叉指电极与输出叉指电极之间的感测装置，所述感测装置包括纳米柱阵列或纳米管阵列，在纳米柱或纳米管表面具有感测材料层。纳米柱为硅纳米柱，纳米管为碳纳米管。感测材料层的材料为氧化锌，在感测材料层表面具有若干纳米线。所述纳米线为氧化锌纳米线，其直径比硅纳米柱或碳纳米管的直径小。本发明的表面声波感测器可作为紫外线感测器、氢气感测器使用。本发明的感测装置包括纳米柱或纳米管阵列，提高了感测装置的感测表面积，使得本发明的表面声波感测器的感测效果得以提高。
文档编号G01N29/14GK101634643SQ200810303020
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者周代栩 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司
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