基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法
专利汇可以提供基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 石墨 烯 谐振器 的平面差分式 加速 度计 装置及其加工方法的设计方案，提出了一种三层结构设计方案：上下两层为设有 信号 引线的玻璃衬底，中层为差分式 石墨烯 加速度计结构。中层差分式石墨烯加速度计结构由两个结构相同但反相布置的石墨烯谐振器、两个中部 支撑 块 和一个外部支撑块组成。石墨烯谐振器的支撑块通过连接短梁跟中部支撑块相连，中部支撑块再通过另一连接短梁跟外部支撑块相连，最后外部支撑块通过四个 顶点 处的 锚点 固定在上下两层玻璃衬底上。本发明通过检测差分式石墨烯谐振器谐振 频率 的变化，实现对加速度的敏感。本发明具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵敏度高、抗干扰能 力 强等优点。，下面是基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法专利的具体信息内容。
1.一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置，其特征在于：由三层结构组成，上、下两层结构均为设有信号引线的玻璃衬底（1-1、1-2），中层为差分式石墨烯加速度计结构；
所述中层差分式石墨烯加速度计结构由第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-2），第一中部支撑块（6-1）、第二中部支撑块（6-2）和一个外部支撑块（7）组成；其中第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-2）结构相同但中心对称排布方式相反；
其中第一石墨烯谐振器（2-1）位于差分式石墨烯加速度计结构中轴线的左侧，第二石墨烯谐振器（2-2）位于差分式石墨烯加速度计结构中轴线的右侧；
第一石墨烯谐振器（2-1）正面朝上层玻璃衬底，第二石墨烯谐振器（2-2）的正面朝下层玻璃衬底，当垂直方向有输入加速度时，第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-
1）的运动方向刚好相反，形成差分结构；
其中第一石墨烯谐振器（2-1）通过位于上方的第一连接短梁（5-1）与第一中部支撑块（6-1）相连，第一中部支撑块（6-1）通过位于下方的第二连接短梁（5-2）与外部支撑块（7）相连；
其中所述第二石墨烯谐振器（2-2）通过位于下方方的第三连接短梁（5-3）与第二中部支撑块（6-2）相连，第二中部支撑块（6-2）通过位于上方的第四连接短梁（5-4）与外部支撑块（7）相连；
其中所述外部支撑块（7）通过其右下、左下、左上、右上四个顶点上的锚点（8-1、8-2、8-
3、8-4）固定在上、下两层玻璃基底上。
2. 如权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置，其特征在于：其中第一石墨烯谐振器（2-1）的上半部分为第一支撑块（10-1）且下半部分为第一质量块（9-1）；其中所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的形状均呈U型且相互对称分布，所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的下端分别通过第一扭梁（11-1）和第二扭梁（11-2）连接固定；其中所述第一扭梁（11-1）和第二扭梁（11-2）均呈H型；其中所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的上端U型凹槽之间通过第一石墨烯带（4-1）连接；所述第二石墨烯谐振器（2-2）的上半部分为第二质量块（9-2），下半部分为第二支撑块（10-2），其中第二质量块（9-2）和第二支撑块（10-2）的形状均为U型且相互对称分布，质量块（9-2）和支撑块（10-2）的上端分别通过第三扭梁（11-3）和第四扭梁（11-4）连接固定; 所述第三扭梁（11-3）和第四扭梁（11-4）均呈H型；第二支撑块（10-2）和第二质量块（9-2）的U型凹槽之间通过第二石墨烯带（4-2）连接；所述第一石墨烯谐振器（2-1）上方的第一石墨烯带（4-1）两端布置有第一输入电极（3-2）和第一输出电极（3-3）；第二石墨烯谐振器（-2）下方的第二石墨烯带（4-2）两端布置有第二输入电机（3-5）第二输出电极（3-6）；所述第一石墨烯谐振器（2-1）正对的上层玻璃衬底（1-1）上布置有第一栅极电极（3-1），第二石墨烯谐振器（2-2）正对的下层玻璃衬底（1-2）上布置有第二栅极电极（3-2）。
3.如权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置，其特征在于：其中上、下两层玻璃衬底（1-1、1-2）均采用硼基玻璃制作。
4.如权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置，其特征在于：所述外部支撑块（7）位于中层为差分式石墨烯加速度计结构的最外侧并向内包围第一、二中部支撑块（6-1、6-2）和第一、二石墨烯谐振器（2-1、2-2）；其中内部的第一中部支撑块（6-1）和第二中部支撑块（6-2）分别位于所述中层为差分式石墨烯加速度计结构中轴线的左右两侧。
5.一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置的加工方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
（1）用25um厚的铜箔作为基底材料，在1000oC条件下方法将甲烷和氢气进行混合，通过化学蒸汽沉积方法CVD在铜箔基底上生长石墨烯薄膜；
（2）将30-50nm厚的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂覆在石墨烯表面；
（3）对厚度为100um的硅片进行双面抛光，利用干法刻蚀技术刻蚀台阶，并在其中两个台阶表面局部喷涂SU-8光刻胶并刻蚀；
（4）对硅结构进行一次深刻蚀，得到两个40um深的沟槽；
（5）将石墨烯薄膜固定在已刻蚀的硅结构上并修正结构；
（6）用氯化铁蚀刻溶液（CE-200，氯氮卓二钾）去除铜箔基底，然后利用DIH2O对石墨烯进行冲洗；
（7）通过加热分解去除石墨烯上的PMMA，完成将石墨烯薄膜转移到硅结构；
（8）在石墨烯上溅射金属Au形成电极；
（9）对两片玻璃基底进行抛光，清洗，并溅射金属Au形成电极；
（10）将两片玻璃基底和硅结构进行键合形成整个完整结构；
（11）通过SU-8光刻胶，利用热拉升的方式在石墨烯薄膜施加一定的预载应力。
基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述中层差分式石墨烯加速度计结构由第一石墨烯谐振器和第二石墨烯谐振器，第一中部支撑块、第二中部支撑块和一个外部支撑块组成；第一石墨烯谐振器和第二石墨烯谐振器结构相同但中心对称排布方式相反；
当垂直方向有输入加速度时，两组石墨烯谐振器的运动方向刚好相反，形成差分结构。
其中第一石墨烯谐振器通过位于上方的第一连接短梁与第一中部支撑块相连，第一中部支撑块通过位于下方的第二连接短梁与外部支撑块相连；
其中所述第二石墨烯谐振器通过位于下方方的第三连接短梁与第二中部支撑块相连，第二中部支撑块通过位于上方的第四连接短梁与外部支撑块相连；
其中所述外部支撑块通过其右下、左下、左上、右上四个顶点上的锚点固定在上、下两层玻璃基底上；利用短梁将加速度装置各部分结构连接，可以有效隔离外界振动等其他干扰因素。
（2）将30-50nm厚的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂覆在石墨烯表面；
（3）对厚度为100um的硅片进行双面抛光，利用干法刻蚀技术刻蚀台阶，并在其中两个台阶表面局部喷涂SU-8光刻胶并刻蚀；
（4）对硅结构进行一次深刻蚀，得到两个40um深的沟槽；
（5）将石墨烯薄膜固定在已刻蚀的硅结构上并修正结构；
（6）用氯化铁蚀刻溶液（CE-200，氯氮卓二钾）去除铜箔基底，然后利用DIH2O对石墨烯进行冲洗；
（7）通过加热分解去除石墨烯上的PMMA，完成将石墨烯薄膜转移到硅结构；
（8）在石墨烯上溅射金属Au形成电极；
（9）对两片玻璃基底进行抛光，清洗，并溅射金属Au形成电极；
（10）将两片玻璃基底和硅结构进行键合形成整个完整结构；
（11）通过SU-8光刻胶，利用热拉升的方式在石墨烯薄膜施加一定的预载应力。
本发明的有益效果：本发明相对于现有技术而言具有以下优点：
（1） 利用纳机电系统技术，在加速度计上集成了超高灵敏度的石墨烯谐振器，极大提高了纳机电系统加速度计的极限检测能力。
图3为基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置的左视截面图；
图4为基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置的加工工艺流程图。
具体实施方式
第一石墨烯谐振器2-1正面朝上层玻璃衬底，第二石墨烯谐振器2-2的正面朝下层玻璃衬底，当垂直方向有输入加速度时，第一石墨烯谐振器2-1和第二石墨烯谐振器2-1的运动方向刚好相反，形成差分结构；
其中第一石墨烯谐振器2-1通过位于上方的第一连接短梁5-1与第一中部支撑块6-1相连，第一中部支撑块6-1通过位于下方的第二连接短梁5-2与外部支撑块7相连；
其中所述第二石墨烯谐振器2-2通过位于下方方的第三连接短梁5-3与第二中部支撑块6-2相连，第二中部支撑块6-2通过位于上方的第四连接短梁5-4与外部支撑块7相连；
其中所述外部支撑块7通过其右下、左下、左上、右上四个顶点上的锚点8-1、8-2、8-3、
8-4固定在上、下两层玻璃基底上。
1；其中所述第一质量块9-1和第一支撑块10-1的形状均呈U型且相互对称分布，所述第一质量块9-1和第一支撑块10-1的下端分别通过第一扭梁11-1和第二扭梁11-2连接固定；
其中所述第一扭梁11-1和第二扭梁11-2均呈H型；其中所述第一质量块9-1和第一支撑块10-1的上端U型凹槽之间通过第一石墨烯带4-1连接；
所述第二石墨烯谐振器2-2的上半部分为第二质量块9-2，下半部分为第二支撑块10-
2，其中第二质量块9-2和第二支撑块10-2的形状均为U型且相互对称分布，质量块9-2和支撑块10-2的上端分别通过第三扭梁11-3、和第四扭梁11-4连接固定;所述第三扭梁11-3和第四扭梁11-4均呈H型；
第二支撑块10-2和第二质量块9-2的U型凹槽之间通过第二石墨烯带4-2连接；所述第一石墨烯谐振器2-1上方的第一石墨烯带4-1两端布置有第一输入电极3-2和第一输出电极
3-3；第二石墨烯谐振器2-2下方的第二石墨烯带4-2两端布置有第二输入电机3-5第二输出电极3-6；所述第一石墨烯谐振器2-1正对的上层玻璃衬底1-1上布置有第一栅极电极3-1，第二石墨烯谐振器2-2正对的下层玻璃衬底1-2上溅射有第二栅极电极3-2。
（2）将30-50nm厚的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂覆在石墨烯表面；
（3）对厚度为100um的硅片进行双面抛光，利用干法刻蚀技术刻蚀台阶，并在其中两个台阶表面局部喷涂SU-8光刻胶并刻蚀；
（4）对硅结构进行一次深刻蚀，得到两个40um深的沟槽；
（5）将石墨烯薄膜固定在已刻蚀的硅结构上并修正结构；
（6）用氯化铁蚀刻溶液（CE-200，氯氮卓二钾）去除铜箔基底，然后利用DIH2O对石墨烯进行冲洗；
（7）通过加热分解去除石墨烯上的PMMA，完成将石墨烯薄膜转移到硅结构；
（8）在石墨烯上溅射金属Au形成电极；
（9）对两片玻璃基底进行抛光，清洗，并溅射金属Au形成电极；
（10）将两片玻璃基底和硅结构进行键合形成整个完整结构；
（11）通过SU-8光刻胶，利用热拉升的方式在石墨烯薄膜施加一定的预载应力。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 用于硅片的中、精抛布的活化方法 | 2020-05-08 | 33 |
| 一种光电探测器及其制备方法和应用 | 2020-05-08 | 910 |
| 一种可稳定硅源浓度的自动控制系统及其控制方法 | 2020-05-08 | 376 |
| 基于微波处理的非传统光伏硅片清洗干燥工艺 | 2020-05-08 | 956 |
| 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 | 2020-05-08 | 402 |
| 太阳能电池组件生产方法及太阳能电池组件 | 2020-05-08 | 505 |
| 一种PN结硅片上CoP纳米颗粒的制备方法 | 2020-05-08 | 833 |
| 一种硅片预对准装置和方法 | 2020-05-08 | 627 |
| 一种晶圆快速热处理机台的监控方法 | 2020-05-08 | 990 |
| 真空腔体装置和处理硅片的方法 | 2020-05-08 | 94 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
