[實用新型]硅納米傳感陣列巨壓阻系數測量系統及四點彎曲施力裝置

有效

• 申請號: 201420259503.6
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN204101634U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 張加宏;楊敏;劉清惓
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01B7/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型屬于微納機電系統技術領域，具體涉及一種硅納米傳感陣列巨壓阻系數測量系統。?

背景技術

目前，隨著微納米加工和分析等技術的發展，研究發現半導體材料在微納米尺度下的尺寸效應、壓阻效應、晶界效應等為其在力、熱、光、電、磁等方面帶來了獨特性能，并由此制造出功能強大、性能優越的微納米級電子元器件，廣泛應用于微納電子機械系統的傳感器中，如壓力傳感器、加速度傳感器及各種生化傳感器。因此微納米材料具有巨大的應用前景。傳統摻雜工藝的硅壓敏電阻的電阻應變系數較小，隨著傳感器尺寸的變小，傳統摻雜工藝的壓敏電阻已經不能滿足現代高靈敏度測試的要求。硅納米線作為一種新型的一維納米材料，一直未有較好的方法來對表征其壓阻效應和力敏特性的重要參數——壓阻系數進行測量，極大地限制了硅納米線傳感結構的應用與開發。而硅納米線傳感結構能夠具有巨大的壓阻系數，因此研究巨壓阻系數對硅納米線的實用化開發很有意義。目前利用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡(TEM）測量壓阻系數時，發現靠近硅納米線的兩端處于拉伸狀態，中間部分處于壓縮狀態，兩個區域由于壓阻效應產生的電阻變化相互抵消，使得測量準確性大為下降，其次，該方法設備復雜、昂貴、體積大，對環境、溫度、濕度均有嚴格的要求，在使用上不便捷，測量時間長。?

利用MOS溝道以及結型場效應管(JFET)溝道的壓阻效應也可以實現壓阻檢測。但是MOS溝道壓阻檢測的主要問題有三點。（1）MOS管是一種具有放大作用的晶體管,柵極電壓的微小變化會引起溝道阻抗的顯著變化，因此抗干擾能力差。（2）為實現壓阻檢測需要將MOS管連接成電橋，而MOS電橋存在負反饋，會造成壓阻靈敏度的顯著下降。理論計算表明增強型MOS管電橋的靈敏度小于力敏電阻電橋的一半。（3）構件彎曲時，最大應力出現在表面，隨著深度的增加應力迅速下降。而MOS管結構特點決定了溝道無法制作在表面，造成靈敏度下降。JFET溝道壓阻結構也存在MOS溝道壓阻結構類似的問題，即對柵極電壓敏感抗干擾能力差、存在負反饋會降低靈敏度等。?

實用新型內容

本實用新型/實用新型針對現有技術的不足，本實用新型提出了一種硅納米傳感陣列巨壓阻系數測量系統，以達到簡化巨壓阻系數的檢測裝置和提高檢測靈敏度和精度的目的，本實用新型利用多路復用開關實現陣列式多點平均測量應變和阻值的技術，因而它具有更高精度和更好的穩定性，使用便捷，縮短了測量時間。?

為了達到以上目標，本實用新型提供了一種四點彎曲施力裝置，包括船型底座、底座滑軌槽、螺母、兩個等高L型夾具、頂部連桿、兩個等高L型載荷支撐平臺、砝碼、托盤和加載壓頭，所述底座正表面標刻有刻度線，所述底座滑軌槽設置在所述底座的上端面；所述等高L型夾具和等高L型載荷支撐平臺分別相對于所述四點彎曲施力裝置的中心線對稱設置，并且所述等高L型夾具和等高L型載荷支撐平臺能滑動地設置在所述底座滑軌槽內；所述加載壓頭設置在所述等高L型載荷支撐平臺的上部；所述螺母包括上部螺母，所述上部螺母設置在所述托盤和加載壓頭之間，所述頂部連桿從上至下依次穿過所述砝碼、托盤中部、上部螺母和加載壓頭中部；所述托盤和加載壓頭的兩側端部分別抵靠在所述等高L型夾具上。?

進一步地，所述螺母還包括中部螺母和側部螺母，分別用于將所述等高L型載荷支撐平臺和等高L型夾具固定在滑軌槽中；所述中部螺母和側部螺母端部分別設置有螺紋連桿，并與所述等高L型載荷支撐平臺和等高L型夾具之間設置有墊片。

進一步地，還包括硅納米線傳感陣列芯片，所述等高L型載荷支撐平臺的頂部分別設置一個三角形尖頭，所述硅納米線傳感陣列芯片放置在所述三角形尖頭上；所述加載壓頭的底部帶有兩個可拆卸的等邊三角形尖頭，所述等邊三角形尖頭能移動地設置在所述等高L型載荷支撐平臺的頂部，并以刻度線的中間零點位置呈對稱分布；所述等邊三角形尖頭設置在所述加載壓頭和硅納米線傳感陣列芯片之間。

進一步地，包括四點彎曲施力裝置、微小阻值檢測裝置和微小應變檢測裝置，其中，