ZnO压电薄膜的制备及基于薄膜结构的声表面波传感器的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11304160
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2303.超声物理与技术
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

In this project, we present the deposition of ZnO piezoelectric films on piezoelectric substrates (quartz, LiNbO3, LiTaO3) or non-piezoelectric substrates (Si, SiO2, sapphire), by which the fabrication and the real-time sensing measurement of the surface acoustic wave(SAW) sensors based on the films are carried out. The piezoelectric ZnO films with good crystalline qualities are deposited by magnetron sputtering and/or metal oxidation chemical vapor deposition (MOCVD). The deposition methods and parameters of the ZnO piezoelectric films with different orientations on the nonepitixial substrates are optimized. In order to improve the stability of the SAW sensors, IDT with new structures and dual differential amplification circuit are designed and fabricated. The sensitivity of the sensors can be improved by the piezoelectric substrates due to the high electromechanical coupling coefficients. The non-piezoelectric substrates are favour for the compatibility and integration of the SAW sensors with other integrated circuits. Meanwhile, the acoustic characteristics of the SAW sensors with multi-layered structures are theoretically analyzed to optimize the thicknesses of the ZnO piezoelectric films, the materials and thicknesses of the guiding layers, as well as the position of the IDT. The SAW sensors are fabricated according to the theoretical results and the sensing measurements are also carried out.The results can provide a predictable and theoretical basis for further application of SAW devices.
本项目主要为压电(石英,铌酸锂,钽酸锂)或非压电基底(硅, 光学玻璃, 蓝宝石等)上ZnO压电薄膜的制备及基于薄膜结构的声表面波(SAW)传感器的研制和实时传感测试研究。利用磁控溅射技术、金属氧化物化学气相沉积技术等,优化非外延生长基底上高质量的,不同晶体取向的ZnO压电薄膜的制备方法和参数,结合半导体平面工艺设计新型结构IDT以及双路差分放大电路提高SAW传感器的稳定性。利用压电基底的高机电耦合系数改善SAW传感器的传感灵敏度;非压电基底实现SAW传感器与其他电子电路的兼容集成。同时,建立多层结构SAW传感器的计算模型,对SAW传感器的声学特性予以理论计算分析,得到最佳的ZnO压电薄膜的厚度,导波层材料及其厚度以及IDT电极的位置等结构参数。根据理论分析结果研制基于压电薄膜的SAW传感器并进行实时传感测试。

结项摘要

本项目主要研究压电基底(铌酸锂,钽酸锂)和非压电基底 (光学玻璃, 蓝宝石等) 上ZnO 压电薄膜的制备及基于薄膜结构的声表面波(SAW)传感器的研制和实时传感测试研究。目前,基于(110) ZnO压电薄膜的SAW传感器的研究较少,利用(110) ZnO压电薄膜/非压电基底结构激发SAW,研制SAW湿度传感器的相关结果尚未有报道。我们利用RF磁控溅射技术,制备高质量的(110) ZnO 压电薄膜于R-蓝宝石基底,成功激发SAW(Love波和Rayleigh波),研制新型结构的SAW湿度传感器,并进行湿度的实时传感测试,检测结果显示,Love波传感器具有更高的灵敏度,性能更优化。同时,利用有限元方法,建立多层结构SAW 传感器的计算模型,理论研究了(110) ZnO压电薄膜/非压电基底(光学玻璃, R-蓝宝石)结构SAW传感器的声学特性,讨论了色散曲线、机电耦合系数,质量灵敏度以及声波传播方向对声波特性的影响等,为实验研究提供了理论基础。. 另一方面的工作,采用RF磁控溅射法结合水热合成法制备ZnO纳米材料,利用其大的表面体积比等特点,将ZnO纳米材料作为气体敏感膜,分别沉积于128°YX-LiNbO3和36°YX-LiTaO3基片,研制多层结构的声表面波(Rayleigh波和Love波)氢气传感器,并进行室温条件下氢气的实时传感检测,结果显示,与Rayleigh波传感器比较,Love波H2传感器的灵敏度更高,而且低浓度范围H2的传感效果更明显。由于Love波没有垂直于表面的位移分量,因此,所研制的Love波传感器可以用于液体环境的传感检测。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于ZnO纳米片敏感膜的SAW室温H2传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    声学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王艳;张淑仪;杨跃涛;水修基
  • 通讯作者:
    水修基
RF磁控溅射xBiInO3-(1-x)PbTiO3 薄膜的特性优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Physica Status Solidi Application, 2016, 213(9)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun Ke-xue;Zhang Shu-yi;Kiyotaka Wasa;Shui Xiu-ji
  • 通讯作者:
    Shui Xiu-ji
Love波湿度传感器研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    声学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王艳;张淑仪;范理;水修基
  • 通讯作者:
    水修基
Humidity responses of Love wave sensors based on (1 1 (2)over-bar 0) ZnO/R-sapphire bilayer structures
基于(1 1 (2)over-bar 0) ZnO/R-蓝宝石双层结构的Love波传感器的湿度响应
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2015.04.014
  • 发表时间:
    2015-07-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lan, Xiao-dong;Zhang, Shu-yi;Shui, Xiu-ji
  • 通讯作者:
    Shui, Xiu-ji
基于(110)ZnO/36°YX-LiTaO3结构Love 波的声学特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    声学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢英才;王艳;张淑仪;兰晓东
  • 通讯作者:
    兰晓东

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其他文献

基于LWR-ABCSVR的WiFi指纹定位算法
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.201706005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王艳;殷富成;纪志成;严大虎
  • 通讯作者:
    严大虎
3D打印制备碳纳米管/环氧树脂电磁屏蔽复合材料
  • DOI:
    10.13801/j.cnki.fhclxb.20180511.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王艳;范泽文;赵建;贾利川;徐玲;鄢定祥;王胜法
  • 通讯作者:
    王胜法
Research on surface roughness prediction method based on composite penalty regression model
基于复合惩罚回归模型的表面粗糙度预测方法研究
  • DOI:
    10.1142/s0217984918401152
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Mordern Physics Letter B
  • 影响因子:
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  • 作者:
    丁冬;纪志成;王艳
  • 通讯作者:
    王艳
基于自编码组合特征提取的分类方法研究
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.201811011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷丛丛;王艳;严大虎;纪志成
  • 通讯作者:
    纪志成
基于分布估计算法的硫化车间调度
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.201709041
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张守刚;吴龙成;王艳;纪志成
  • 通讯作者:
    纪志成

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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