[發(fā)明專利]基于碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910248670.4
• 申請(qǐng)日: 2009-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN102109386A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董再勵(lì);于海波;王越超;田孝軍;曲艷麗;李文榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01K7/00
• 分類號(hào): G01K7/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 俞魯江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米器件領(lǐng)域，具體地說是設(shè)計(jì)一種利用碳納米管作為溫度傳感單元的納米管傳感器芯片結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)溫度高靈敏度檢測(cè)。

背景技術(shù)

作為新穎的納米材料，碳納米管具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。碳納米管電阻率會(huì)隨溫度的變化而改變，是一種理想的制作溫度傳感器的納米材料。碳納米管作為溫度傳感單元的前提是：將碳納米管首先裝配在微電極之間形成碳納米管-電極結(jié)構(gòu)。介電泳技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)碳納米管的并行操控，而實(shí)現(xiàn)介電泳的物理?xiàng)l件是在空間產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，并且保證碳納米管裝配過程的可控性。綜上所述，設(shè)計(jì)合適的納米管傳感器結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)碳納米管溫度傳感器的核心技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的提出一種利用碳納米管作為溫度傳感單元的納米管傳感器芯片結(jié)構(gòu)。具體方案如下：

一種碳納米管-電極結(jié)構(gòu)，包括基底、碳納米管、電極，所述電極成對(duì)設(shè)置在基底上，所述碳納米管與所述的一對(duì)電極間電連接。

本發(fā)明還公開一種基于碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片，包括碳納米管-電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器芯片、劃片標(biāo)記、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、壓焊點(diǎn)、識(shí)別標(biāo)記；所述壓焊點(diǎn)與所述碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的電極電連接。

所述的每個(gè)碳納米管-電極結(jié)構(gòu)具有3對(duì)指狀電極對(duì)。

所述碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的每對(duì)電極之間的間距為1微米，指狀電極的寬度為10微米。

所述傳感器芯片為在2mm×2mm的區(qū)域內(nèi)集成8個(gè)碳納米管-電極結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明原理是：

碳納米管具有良好的熱導(dǎo)性，并且金屬性碳納米管的電阻會(huì)隨溫度的變化而發(fā)生改變。利用碳納米管電阻率隨溫度變化的性質(zhì)，本專利提出了一種利用碳納米管作為溫度傳感單元的具有低能耗、高靈敏度的傳感器芯片結(jié)構(gòu)，并且設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)該芯片結(jié)構(gòu)的加工方法。本發(fā)明所提出的傳感器芯片結(jié)構(gòu)，可以利用介電泳技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳納米管在微電極上的可控裝配，從而完成溫度傳感單元的構(gòu)建。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：該傳感器芯片在2mm×2mm的區(qū)域內(nèi)集成了8個(gè)獨(dú)立溫度傳感單元，因此具有高的溫度檢測(cè)靈敏度與檢測(cè)精度。本發(fā)明提出的溫度傳感器芯片結(jié)構(gòu)，可以采用介電泳技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳納米管在微電極陣列上的快速裝配，從而形成碳納米管-金屬電極的溫度傳感單元。

附圖說明

圖1為碳納米管-電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于碳納米管-電極的溫度傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；

圖3為傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；

圖4為傳感器芯片中的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)放大圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)，包括基底1、碳納米管2、電極3，所述電極3成對(duì)設(shè)置在基底1上，所述碳納米管2與所述的一對(duì)電極3間電連接。

如圖2所示，一種基于碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的溫度傳感器芯片包括碳納米管-電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器芯片8、劃片標(biāo)記4、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記5、壓焊點(diǎn)6、識(shí)別標(biāo)記7；所述壓焊點(diǎn)6與所述碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的電極3電連接。

如圖4所示，所述的每個(gè)碳納米管-電極結(jié)構(gòu)具有3對(duì)指狀電極對(duì)，所述碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的每對(duì)電極之間的間距(A)為1微米，指狀電極的寬度(B)為10微米。

如圖3所示，所述傳感器芯片為在2mm×2mm的區(qū)域內(nèi)集成8個(gè)碳納米管-電極結(jié)構(gòu)，尺寸為：(a)0.75mm；(b)2000μm；(c)2mm；(d)9mm；(e)10mm。

本發(fā)明的碳納米管-電極結(jié)構(gòu)的電極加工方法包括下列步驟：(a)清洗硅片；(b)硅片表面氧化形成100nm氧化層；(c)氧化層表面濺射金屬，其金屬材料的厚度為Cr20nm/Au30nm；(d)涂光刻膠、固化光刻膠；(e)光刻，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光并顯影；(f)利用干法刻蝕金屬，形成圖形結(jié)構(gòu)，除去表面殘留的光刻膠；利用介電泳技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳納米管在電極上裝配，采用質(zhì)量百分比濃度為0.01％碳納米管溶液(溶劑為乙醇/丙酮)，施加的電壓幅值為10V，頻率為1MHz。