基于纳米裂纹的MEMS二维风速风向传感器

作     者：杨少琪 张弛 曹书野 朱一柯 孙鹏 刘军山 Yang Shaoqi;Zhang Chi;Cao Shuye;Zhu Yike;Sun Peng;Liu Junshan

作者机构：大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2023年第60卷第10期

页      面：1619-1625页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFB2008502) 国家自然科学基金(51875083) 

主　　题：风速风向传感器 微电子机械系统(MEMS) 纳米裂纹 图案化 有限元仿真 

摘      要：风速、风向信号的采集在工业、医疗与气象等领域具有重要意义。研发了一种基于纳米裂纹的微电子机械系统(MEMS)二维风速风向传感器。利用纳米裂纹超高灵敏度的优点,设计了纤毛-悬臂梁结构用于风速、风向信号采集。通过有限元数值仿真分析确定传感器的纤毛直径、高度和悬臂梁长度等结构参数。然后,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬底制备、聚酰亚胺粘附、金薄膜沉积、金薄膜图案化以及纳米裂纹工艺流程制备了纳米裂纹金薄膜。采用该纳米裂纹金薄膜,利用MEMS工艺技术制作了基于纳米裂纹的MEMS二维风速风向传感器,并通过自主研制的测试平台测试了传感器的风速和风向性能。实验结果表明,制备的二维风速风向传感器能够稳定测量2~7 m/s的风速信号,并具有误差不超过15°的风向识别能力。