[发明专利]气压传感器及制备方法

说明书

本发明公开了气压传感器及制备方法，其中气压传感器包括高阻衬底；形成于高阻衬底上的源极电极、漏极电极和栅极电极，源极电极以及漏极电极限定于高阻衬底同一侧，栅极电极限定于高阻衬底上与源极电极同一侧或栅极电极限定于高阻衬底上相对于源极电极的另一侧；设置到源极电极和漏极电极的石墨烯薄层结构；高阻衬底与石墨烯薄层结构之间形成有腔室。本发明的气压传感器充分利用石墨烯谐振器的优良特性，实现气压的高精度测量。

技术领域

本发明是关于气压敏感设备技术，特别是关于一种气压传感器及制备方法。

背景技术

气压传感器的测量原理主要是由敏感元件和转换元件组成，敏感元件通过感知外界气压的变化，通过转换元件转换为电信号读取。某些气压传感器的主要部件为变容式硅膜盒。当该变容硅膜盒外界大气压力发生变化时，单晶硅膜盒随着发生弹性变形，从而引起硅膜盒平行板电容器电容量的变化。这些膜盒体积大、灵敏度低。

石墨烯是一种从石墨材料表面剥离出碳原子单层的二维材料。石墨烯具有优异的电学性能和力学性能。电子传输性能是石墨烯最重要的性能之一，其内部载流子浓度高达10¹³cm^-2；具有非常高的电子迁移率，而且几乎不受温度影响。石墨烯还是已知强度最高的材料之一，具有很好的韧性，可以弯曲，理论杨氏模量达1.0TPa。这些特性使得石墨烯成为微纳机电系统的优良材料，基于石墨烯的微纳机电系统也为传感器领域提供了新的思路。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气压传感器、制备方法及其应用，其能够充分利用石墨烯谐振器的优良特性，实现气压的高精度测量。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了气压传感器，包括敏感结构，敏感结构包括高阻衬底；形成于高阻衬底上的源极电极、漏极电极和栅极电极，源极电极以及漏极电极限定于高阻衬底同一侧，栅极电极限定于高阻衬底上与源极电极同一侧或栅极电极限定于高阻衬底上相对于源极电极的另一侧；设置到源极电极和漏极电极的石墨烯薄层结构；高阻衬底与石墨烯薄层结构之间形成有腔室(该腔室即为谐振腔)。特别地，高阻衬底、源极电极、漏极电极限定区域与石墨烯薄层结构之间形成有腔室。

在本发明的一个或多个实施方式中，气压传感器，包括基体；形成于基体上的高阻衬底；形成于高阻衬底上的源极电极、漏极电极和栅极电极，栅极电极形成于源极电极以及漏极电极限定的范围内；设置到源极电极和漏极电极的石墨烯薄层结构，石墨烯薄层结构远离栅极电极；高阻衬底、源极电极、漏极电极以及栅极电极限定区域与石墨烯薄层结构之间形成有腔室。

在本发明的一个或多个实施方式中，高阻衬底表面形成有凹槽以及位于凹槽周围的平台。

在本发明的一个或多个实施方式中，高阻衬底的平台上形成有源极电极和漏极电极，凹槽内形成有栅极。

在本发明的一个或多个实施方式中，源极电极和/或漏极电极和/或栅极电极为至少一层(这里的层包括而不限于膜、网、框等结构，整体可以为折弯平直或者弧形或者波纹性等形态)导电结构。

在本发明的一个或多个实施方式中，源极电极和/或漏极电极和/或栅极电极包括两层金属层，其中底层用于将上层结合到高阻衬底。

在本发明的一个或多个实施方式中，底层为包含铬、钛中至少一种的金属层。

在本发明的一个或多个实施方式中，上层为包含金的金属层。

在本发明的一个或多个实施方式中，高阻衬底为氧化硅衬底。

在本发明的一个或多个实施方式中，栅极电极限定于高阻衬底上相对于源极电极的另一侧时，其为半导体结构。