北航《ACS AMI》:高灵敏度石墨烯MOEMS谐振压力传感器
1成果简介
2图文导读
图1.(a) 石墨烯谐振压力传感器示意图。ts是硅膜的厚度,Rs和 Rg分别是硅膜和石墨烯的半径。(b) 传感器制造的工艺流程。(i)蚀刻硅晶片的顶部以支撑悬浮的石墨烯。(ii) 蚀刻硅片的底部以形成压敏膜。(iii)将石墨烯转移到硅片的上表面。(iv) 沉积吸气剂,然后进行阳极粘合。(c) (一) 制造传感器和(二) 封装腔体的照片。请注意,硬币是模糊的。(iii)石墨烯谐振器的SEM图像。(iv) 通过AFM测量的石墨烯膜厚度。
图2.(a) 实验装置示意图。(b)具有(蓝点)和不具有(红点)真空封装的石墨烯谐振器的测量幅度 - 频率响应。(c) 传感器的谐振频率与压力的关系。蓝色和红色三角形分别表示随着压力增加和减少而引起的共振频率。虚线显示相应的拟合曲线。(d)石墨烯谐振器的测量品质因数和硅敏感膜的偏转与增加(蓝色三角形)和减少(红色三角形)压力的关系。
图3.(a) 在大气压下谐振频率随温度的变化。插图:归一化谐振幅度与驱动频率和温度的关系。(b) 记录的(红色方块)共振频率在室温下在长达一个月的时间内的变化。蓝色曲线显示测量时同步记录的温度。
图4.(a) MOEMS传感器测得的共振频率与水下深度的函数关系,间隔为5厘米。(b) 传感器在五个不同水下深度的共振频谱。插图:共振峰的放大视图。(c) 不同水下深度的平均共振频率。(d)压阻式(PR)、电容式(CAP)、挤压膜式(SQF)MEMS压力传感器的信噪比比较与这项工作
3小结
综上所述,本文首次报道了MOEMS石墨烯谐振压力传感器,其特点是通过阳极键合实现了10-3Pa的真空封装,大大降低了压力差下基底和石墨烯之间高空气阻尼和气体渗透造成的能量损失。总的来说,所提出的传感器为提高信噪比和实现二维材料谐振传感器的可靠使用提供了一个有前途的解决方案。
文献:
https://doi.org/10.1021/acsami.3c04520
天津大学《Adv Sci》:高性能NA/介孔碳正极用于锂离子电池,在-15℃下45000次循环的超长寿命
马来西亚国民大学:3D多层/孔TiO2-石墨烯气凝胶,用于直接甲醇燃料电池
来源:文章来自ACS AMI网站,由材料分析与应用整理编辑。
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