双层结构声表面波湿度传感器实验研究及有限元仿真

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3、壬学位）南京大学２０１６年５月南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目：双层结构声表面波湿度传感器实蹈研究及有限元仿真光学工程专业２０１３级硕去生姓名：莖晓东指导教师（姓名、职称）：张淑仪教授范理副教授，ｌｌ２〇ＺｎＯ／Ｒ－ｓａｈ本文主要从事基于（ｉｒ双层结构的声表面波湿度传感器的）ｐｐ一制备，、性能测试Ｗ及有限元仿真分析。全文分为五章除了第章序言和第五章＝１。巧ＺｎＯ／Ｒ－Ｌ结论外，主要包括部分内容：（１）蓝宝石双层结构ｏｖｅ波湿度（传感器的制备Ｗ及湿度响应测试２）ｌｌ２〇ＺｎＯ／Ｒ－；（）蓝宝石双层结构中传播

4、的（）声表面波的声学特征和电学特征的有限元模型分析；（３建立有限元模型分析声表面波湿度传感器对吸附水分子层的湿度响应特性。１．Ｌｏｖｅ波湿度传感器的制备及湿度响应测试ＺｎＯ是在电、声、光、机械方面具有独特性能的多功能压电材料，从上世纪７０ＺｎＯ年代开始，基于其较高的机电稱合系数和易于沉积的优点，材料就被用来制备压电薄膜器件，应用在体声波和表面波谐振器、滤波器、传感器、微纳系统（ＭＥＭＳａｎｄＮＥＭリ等领域。声表面波传感器具有高精度、高灵敏度、强抗电磁干扰能力、可采用半导体工艺制作、易于集成等诸多优点。多年来，研究人员围绕基于ＺｎＯ薄

5、膜的声表Ｌｏ一面波传感器开展了大量的工作。ｖｅ波是种传播在多层结构中的声表面波，，Ｌｏｖｅ波器件几不同于瑞利波器件，由于其不包含垂直于表面的位移分量所Ｗ乎不会向周围液体中福射声能量，更适合工作在液体环境中。Ｌｏｖｅ波传感器广泛应用在液体和生物传感中。湿度传感器广泛应用于工业加工，环境控制等领域，包括住宅环境中的智能，，微波炉的烹巧控制，和工业智能控制等湿度传感器用来绿色大控制。农业中棚的空气调节，±壤湿度检测工农生产和日常生活中，；在湿度传感器扮演者重要的角色。Ｉ本文第二章研究了ＲＦ磁控瓣射法在Ｒ面藍宝石上外延生长ｌｌ２〇ＺｎＯ薄膜

6、，（）进一步通过光刻技术在ＺｎＯ薄膜表面光刻叉指换能器制成延迟线结构的Ｌｏｖｅ波器件。同时，建立湿度控制系统和湿度检测系统来测试Ｌｏｖｅ波传感器对环境湿度的响应，用Ｌｏｖｅ波传感器的频移和插损来表征环境中相对湿度的变化。结合ＢＥＴ一Ｌｏ，理论，分析了ｖｅ波湿度传感器在定湿度环境中吸附水分子的微观过程进而Ｔ理论拟合出了Ｌｏｖｅ波。在相对湿度小于７０％运用ＢＥ湿度传感器频移对湿度的响应。时，可Ｗ精确拟合实验结果２．有限元分析（ｌｌ５〇）ＺｎＯ薄膜／Ｒ面蓝宝石结构中传播的声表面波的声学和电学持性近年来，压电薄膜多层结构的声表面波器件得到了广

7、泛的研巧和关注，采用具有不同特性的材料组成多层介质可Ｗ发挥各材料的优势。这不仅有可能提高，，声表面波器件的性能，实现与其他电路元件的集成减小器件的尺寸降低成本。等，而且可探索新型器件，拓宽其应用范围例如可Ｗ在具有较高声速的非压，电材料上覆盖压电薄膜，Ｗ提高器件声速；在低压电性材料上覆盖高压电性薄膜Ｗ提高机电帮合系数，得。在具有负温度系数的材料表面覆盖正温度系数的薄膜（温，到零温度系数的复合结构，还可Ｗ在压电材料表面覆盖对外界物理环境度，湿度，压力，气体，流量等）敏感的薄膜，Ｗ制成各种灵敏