[实用新型]一种铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感检测技术领域，涉及一种基于铝基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

背景技术

石英晶体微天平（Quartz crystal microbalance, QCM）是一种新型传感测量技术，它是利用石英晶体谐振频率的变化与晶体电极表面沉积的物质质量之间成正比例关系，可检测电极表面ng甚至pg级的质量变化及溶液的粘度、密度、阻抗、介电常数等参数的变化，因具有灵敏度高、响应快速、操作简便和价格低廉的特点而广泛应用于大气污染物、生物分子等物质的检测。

石英晶体微天平传感器的核心部件是石英晶体片上金属电极的安装使用，目前较通用的电极材料为金（Au），金性质稳定但价格昂贵，使其应用受到限制；然而，金属钛（Ti）价格比金便宜，且不与稀硫酸、盐酸、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐等发生反应，具有良好的耐酸、耐碱性能，是一种潜在的良好电极材料。因此用钛替代金，即在石英晶体片上加镀金属铝层后镀上钛层，再镀上金层，加镀的铝层能增强电极材料与石英晶体片之间的附着力，且具有稳定性。由于镀上金属铝和钛，能有效降低镀金层的厚度，减少金的使用量，从而降低整个石英晶体微天平传感器的制作成本，使应用拓宽。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器，在石英晶体片和金之间加镀金属铝和钛，减少金的使用量，可降低传感器的成本。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个石英晶体片，所述石英晶体片基底是镀铝膜层，所述镀铝膜层表面是镀钛膜层，所述镀钛膜层表面是镀金膜层，从而形成一种基于铝基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

值得注意的是，采用真空镀膜和掩膜版技术，容易控制金属镀膜厚度和大小。本实用新型所述的铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器，镀铝膜层厚度为1 ~ 50 nm，镀钛膜层厚度为20 ~ 200 nm，镀金膜层厚度为20 ~ 200 nm，石英晶体片为AT切型石英晶体，其基频为4 ~ 50 MHz。并且由于膜层材料是金属铝、钛和金，加镀的铝层能增强电极材料与石英晶体片之间的附着力，使整个膜层强度和稳定性能好，频率稳定度高。此外，在控制电极材料厚度的情况下，在石英晶体片和金之间加镀金属铝和钛，有效地降低了镀金层的厚度，减少了金的使用量，从而降低了整个石英晶体微天平传感器的生产成本。

本实用新型的有益效果是，所述铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器具有制作简单、成本低廉、灵敏度高、抗腐蚀性和稳定性好等优点。

附图说明

图1是铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器的剖面示意图。

图1中，1. 石英晶体片，2. 镀铝膜层，3. 镀钛膜层，4. 镀金膜层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型发明作进一步的说明：

如图1所示，一种铝基三层金属膜石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个AT切型、基频为8.0 MHz的石英晶体片1，利用真空镀膜技术在所述石英晶体片1基底表面镀20 nm厚度的铝膜层2，在所述镀铝膜层2表面镀130 nm厚度的钛膜层3，在所述镀钛膜层3表面镀50 nm厚度的金膜层4，从而形成一种基于铝基三层金属膜的石英晶体微天平传感器。

由于膜层材料是金属铝、钛和金，强度和抗腐蚀性能好，化学性质稳定，频率稳定度高，并大大减少了金的使用量而降低了整个石英晶体微天平传感器的生产成本，可广泛应用。