《信息传感材料材物》PPT课件

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1、信息传感材料传感器分类（按输入性质分）力学量传感器：如压力、力、加速度、角速度、流量、位移等；热学量传感器：如温度；光学量传感器：如光导、光敏、红外、辐射计、光度计、色度、光电开关、图像传感器等；磁学量传感器：如磁强计、转速计等化学量传感器：如湿度、气体、离子敏生物量传感器：如葡萄糖、酶传感器的重要性表现在：有了传感器，输入信息才可以被检测，从而可以通过输出信号对过程进行准确、高效地控制半导体材料半导体材料是信息传感材料中最重要的一类材料传感原理和材料类别：原理：基于材料的多种物理性质类别：力学量传感器：Si基材料、纳米Si材料、SiC材

2、料和金刚石薄膜材料。研究重点：发现高压阻特性材料，以及能作为高温压力传感器材料。热学量传感器：金属氧化物功能陶瓷，半导体单晶Si和单晶Ge磁学量传感器：金属、半导体InSb、GaAs、InAs材料，单晶Si和多晶InSb材料。辐射量传感器：III-V族和II-VI族化合物半导体及多元化合物，也有Si、Ge材料化学量和生物量传感器：在Si材料或器件上沉积其他可以探测化学性质的材料半导体信息传感器传感材料有体单晶、外延材料、多晶薄膜等几种Si材料单晶Si材料测量压力的微机械压力传感器测量加速度的微机械加速度传感器测量热学量的传感器测量磁学量的

3、传感器测量辐射量的传感器Si的微机械技术：体微机械技术表面微机械技术Si基金属微机械技术多晶Si材料多晶Si用作压力传感器，是在SiO/Si衬底上沉积低应力掺杂多晶p+-Si，经正面光刻和背面各向异性腐蚀制成压力传感器多晶Si梳状结构加速度传感器是近年的新产品多晶Si薄膜微桥流量传感器，是将悬空的多晶Si薄膜微桥作为加热元件，离衬底有一定间隙，起到减少热损失的作用，因此功耗低（10mW量级）、相应快（1ms）多晶Si电阻辐射计工作于8um-14um红外波段纳米Si薄膜曾用PECVD方法制备Si基材料将沉积在SiO2/Si衬底上的SnO薄膜

4、光刻成电阻条，在一定高温下，暴露在H2、CO、CH4等气氛中，其阻值会随之发生变化，由此就可以构成可测这些气体的气敏传感器III-V族和II-VI族化合物半导体材料可利用GaAs二极管正向起始电压Vf与温度良好的线性特性制作温度传感器单晶GaAs还可作为测磁场器件薄膜InSb可作为测角度器件PbS、CdS、CdSe、ZnS可做光敏电阻SiC薄膜是一种高工作温度传感器，可用作压力传感器，热敏电阻和气敏器件金刚石具有高禁带宽度、高电击穿强度、高热导率、高杨氏模量以及高化学稳定性，因此适于高温和恶劣环境作业。金刚石薄膜生长必须先经过核化处理金刚

5、石薄膜研究的主要工作：研究MPCVD金刚石薄膜用作高温压力传感器的压阻特性研究在Si腔体中选择沉积金刚石薄膜研究金刚石薄膜热敏电阻的温敏特性研究在H2气氛下Pd/I-diamond/p*-diamondMIS势垒二极管的C-V和C-V-F（频率）特性。陶瓷传感器材料陶瓷传感器材料特性和制备传感器陶瓷是一类具有敏感特性的单相或复合相多晶烧结的无机非金属材料陶瓷所具备的晶界特征、多孔特征和组成偏折特征都是其特有的品质。陶瓷温敏材料：PTC陶瓷NTC陶瓷CTR陶瓷陶瓷湿敏材料：MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷ZnO-Cr2O3-LiZnVO4

6、系湿敏陶瓷其他湿敏陶瓷陶瓷气敏材料SnO2气敏材料ZnO气敏材料Fe2O3气敏材料ZrO2气敏材料高分子传感材料高分子热敏、力敏、电磁敏材料-液晶基本原理：热敏原理力敏原理电磁敏原理传感器应用人体液晶温度传感器电路液晶温度传感器微波电场液晶传感器集成电路故障液晶传感器高分子湿敏材料高分子气敏材料生物活性材料生物酶基本原理：以酶催化反应为基础制备工艺：酶的固定、微电子平面工艺和微机械加工技术其他传感器：酶热敏传感器、酶光纤传感器传感器应用：临床分析、工业在线检测、环境检测动植物组织基本原理：组织传感器是以动植物组织薄片作为生物敏感膜，然后与

7、适当的换能器结合而成的。传感器应用：临床分析动植物组织传感器与生物酶传感器比较：组织中酶的活性比分离提纯酶的活性和稳定性高，因此传感器的灵敏度高、寿命长动植物组织容易获得，组织传感器制备简单、成本低、易推广组织中含有多种生物酶，可进行多种物质的测定由于组织切片厚度一般为0.3mm-0.5mm，因而响应时间较长微生物基本原理：固定化微生物与适当的换能器相结合就构成了微生物传感器响应机理：微生物同化底物时，氧的消耗量增加，产生各种电活性物质微生物在光照作用下与待测底物作用产生电活性物质或释放氧气，通过适当的换能器检测。结构和特性微生物的菌株比

8、分离提纯的酶成本低得多，便于推广微生物细胞内的酶在适当的环境下活性不易降低，传播寿命更长即使微生物体内的酶的的催化活性已经丧失，也可以因细胞的增殖而使之再生对于需要辅助因子的复杂连续反应，用微