【摘 要】
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本文研究了一种采用SnO2敏感薄膜的声表面波(SAW) H2S气体传感器.目前常用的基于电阻效应的传统半导体(如SnO2)传感器,工作温度较高(通常大于150℃),灵敏度也较低(＞10ppm),易老化.与传统基于电阻效应的半导体传感器相比较,基于压电效应的SAW传感器,如果覆盖半导体敏感膜,其从原理上不但能够检测半导体的电阻效应,而且能够检测气体吸附的质量负载效应,这两种效应对于SAW的影响是叠加
【机 构】
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100190 北京市北四环西路21号 中国科学院声学研究所 430074 武汉市珞瑜路1037号,
【出 处】
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2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会
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本文研究了一种采用SnO2敏感薄膜的声表面波(SAW) H2S气体传感器.目前常用的基于电阻效应的传统半导体(如SnO2)传感器,工作温度较高(通常大于150℃),灵敏度也较低(＞10ppm),易老化.与传统基于电阻效应的半导体传感器相比较,基于压电效应的SAW传感器,如果覆盖半导体敏感膜,其从原理上不但能够检测半导体的电阻效应,而且能够检测气体吸附的质量负载效应,这两种效应对于SAW的影响是叠加增强.因此对SAW传感器的研究可能克服传统半导体传感器的工作温度高和检测灵敏度低的问题.为研究这一响应机理,本文首先给出了SAW传感器的理论响应原理.然后给出了实验方案:采用机电耦合系数较大的36°YX-LiTaO3作为基片,声波工作模式为剪切型乐甫波降低换能损耗;叉指采用单相单向(SPUDT)结构降低双向损耗;SnO2采用磁控溅射薄膜.测试工作温度范围为常温到120℃.实验结果表明对于工作于146MHz左右的传感器,常温下能够检测到200pmH2S;120℃下灵敏较高,能够检测到10ppmH2S;同时传感器的气体解附和重复性能较好.尽管检测时间较长,本文根据重复性曲线,采用算法分析在短时间内即可以反映整个反应过程,从而大幅度降低测试时间.本文的研究为无机气体在常温、低浓度气体的检测提供了一种颇具潜力的新方法.
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