zno%2fsio2%2fsi基声表面波生物传感器基础问题研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSurfaceacousticwave(SAW)biosensorwithZnO/SiO2/SisubstrateCandidate:YiPengchengMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsSupervisor:Prof.FUQiuyunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan4

2、30074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文

3、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要无线无源声表面波生物传感器具有精度高、集成度高、应用范围广、适于大批量生产等优点，一直以来是生物传感器领域的重要内容。论文讨论了声表面波生物传感器的基本原理及其主要性能，简述了其生物固化膜的制备方法，并完成了声表面波换能器的基本设计。首先通过射频磁控溅射法制备了ZnO/SiO2/Si基片。控制溅射时长制得的基片氧化锌薄

4、膜厚度分别为200纳米至2000纳米之间。由FSEM的尺寸测量对这些样品生长速率进行了定标，计算得到氧化锌薄膜的生长速率为每分钟10纳米。对制备所得的ZnO/SiO2/Si基片进行性能检测。将ZnO厚度为300纳米和600纳米的样品进行XRD和SEM检测。通过XRD的测量可以观察到各个样品的c轴取向性并可以计算出样品的氧化锌晶粒尺寸及其他晶体参数。通过FSEM测量可以观测到各个样品氧化锌薄膜的平整性、结晶质量等性质。本文着重讨论了退火温度对氧化锌薄膜的c轴取向性、结晶尺寸和晶粒均匀度等方面的性能，并通过对比可以得到结论：退火温度对薄膜的c轴取向性和结晶质量方面有

5、比较大的影响。且随着氧化锌薄膜厚度的减小，所需的最佳退火温度应随之降低。对声表面波生物传感器的换能器进行设计。选择了电极宽度控制单相单向换能器（/SPUDT）为主要的换能器结构研究对象。通过耦合模理论进行模拟，在叉指周期数、中心频率、电极宽度等参数方面模拟了其插入损耗性能，得到了与实际经验较为相符的结果，并最终对换能器确定了设计参数，以用于改善声表面波生物传感器的整体性能。关键词：声表面波生物传感器纳米氧化锌薄膜单相单向换能器I华中科技大学硕士学位论文AbstractSAWbiosensorsareagreatpartofthebiosensors.Inthis

6、article,themainfunctionofSAWbiosensorisdiscussed,thebasicproductionprocessofbiologicalcuredfilmisdescribed,thebasicstructureoftransducerisdesigned.Thenano-ZnOfilmsweredepositedonSiO2/Si(100)substratesbyRF(radiofrequency)magnetronsputteringusinghighpurityZnOtarget.Wegetseveralsamplesw

7、ithdifferentthickness（between200nmto2000nm）ZnOfilmsbycontrolingthedepositiontime.Andwefindthatthegrowthrateoffilmswas10nmperminute.Annealingtemperaturehavebeeninvestigated.XRD(X-raydiffraction)andFSEM(FieldEmissionScanningElectronMicroscopy)wereemployedtocharacterizethequalityofthefi

8、lms.Theresul