1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
针对Lamb波压电声波传感器高品质因数（Q值）、低检测极限（LOD）和易集成的性能要求，本文基于SOI（Silicon-on-insulator）硅片，通过底层硅（Handling layer）干法刻蚀和中间层（Boxing layer）自截止的方法实现2 μm超薄均一的硅衬底结构，然后沉积2 μm厚具备高C轴择优取向的氮化铝（AlN）压电薄膜。传感器薄膜区域外设置双端增强反射栅结构用于提高Q值，从而有效降低器件的检测极限，并通过微量水分测试验证性能。该谐振器零阶反对称模式（A0）和零阶对称模式（S0）的谐振状态的实测结果和COMSOL二维模型仿真结果一致，所制作的Lamb波谐振器A0模式的主峰Q值为703，S0模式的主峰Q值为403。微量水分测试S0模式的检测极限优于A0模式，最低检测极限值为0.06%RH。结果表明，氮化铝超薄硅衬底Lamb波压电谐振器能够实现微量水分等高精度检测。
压电谐振器 Lamb波薄膜 氮化铝 SOI硅片 品质因数 微量水分检测 piezoelectric resonator thin film Lamb wave AlN SOI silicon wafer quality factor trace moisture detection
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
高纯气体中水汽含量是半导体工业生产中的一个重要参数, 气体中残余水汽含量即使是ppbv量级也会对产品质量产生影响。 气体在中红外区域具有更丰富的特征谱线, 在该区域对水汽含量进行检测十分必要。 宽调谐范围、 高输出功率和窄线宽量子级联激光器的快速发展, 推动了该区域红外光谱检测技术的发展。 首次在中红外波段, 采用5.2 μm可调谐量子级联激光器, 基于连续光腔衰荡光谱技术建立了痕量水汽的检测装置, 并开展了痕量水汽检测实验。 通过阿伦方差分析系统噪声水平, 确定了光腔衰荡信号最优平均次数为602次。 根据HITRAN数据库, 模拟实验条件下1 905～1 925 cm-1范围内水汽的吸收截面, 选取最佳的检测谱线位置。 在常压和室温下, 对1 918 cm-1附近的水汽吸收光谱进行测量, 测定高纯氮气中的痕量水汽浓度, 检测结果与标称值一致。 在腔镜反射率为99.93%时水汽的检测灵敏度达到24.8 ppbv。 分析结果表明, 中红外高灵敏痕量气体检测技术在工业监测、 环境检测以及医学诊断等领域具有很好的应用前景。
光腔衰荡光谱 量子级联激光器 痕量水汽 Cavity ring-down spectroscopy Quantum cascade laser Trace moisture 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 3848
重庆工商大学 废油资源化技术与装备教育部工程研究中心, 重庆 400067
配制不同微水含量的绝缘油样,对每组油样进行红外光谱扫描,得到油样中水分在特征波数处(1 640 cm－1、3 400 cm－1、3 450 cm－1、3 615 cm－1)的吸光度值;定义油液中水分均匀系数,构建含微水绝缘油的粘度计算模型;实验测试含微水绝缘油40℃的运动粘度值,并与粘度计算模型的计算值进行比较.结果表明:本文所构造的计算模型能够有效地反映微量水分对油液运动粘度的影响;运动粘度实测值与计算值的相关系数为0.9449,误差范围为－4.458×10－4~5.175×10－4.
微量水分 中红外光谱 绝缘油 运动粘度 Trace moisture Mid-infrared spectrum Insulating oil Viscosity
