一种加速度计及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种加速度计及制作该加速度计的方法，利用振动电极振动，产生对应的感应电动势，通过与振动电极相连的一个自组装单分子在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应，从而使得所述感应电动势与所述待测加速度相对应，进而得到对应的加速度信息。本发明专利技术利用了单分子的非线性效应改变振动电极的振动频率，使振动电极的振动频率与待测加速度相对应，而振动频率的改变易于测量且灵敏度高，使得本发明专利技术的加速度计测量精度高，且灵敏度高。

Accelerometer and manufacturing method thereof

The invention provides a method for manufacturing the accelerometer and accelerometer, using vibration vibration electrode, the induced electromotive force generated by the vibration of the electrode is connected with a self-assembled monolayer to change the vibration frequency of the vibration acceleration in the electrode measured under the action to make the vibration frequency of the vibration electrode the relative acceleration should be connected with, so that the induced electromotive force and the measured acceleration and acceleration information corresponding to the corresponding. The vibration frequency of the invention utilizes the nonlinear effect of single molecule change vibration electrode, the vibration frequency of the vibrating electrode and the measured acceleration should be relative, and the vibration frequency of easy measuring and high sensitivity, so that the invention of accelerometer with high measurement precision and high sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计及其制作方法
本专利技术涉及传感器
，更具体地说，涉及一种加速度计及其制作方法。
技术介绍
加速度计是一种用来测量物体运动状态的器件。传统的加速度计，以一个质量块作为敏感部件，当载体有某一方向的加速度时，质量块向一个方向偏移，然后通过电极测量这个偏移的位移量(或产生偏移的惯性力)，进而换算得到加速度的值。按传感元件分类，加速度计包括压电式、电容式和隧道电流式等。其中，压阻式加速度计在质量块的支撑臂上嵌压敏电阻，通过该压敏电阻来感应质量块偏移对支撑臂产生的应力，进而获得加速度的信息；电容式加速度计设置有与质量块对应的极板，质量块的位移会造成该质量块和极板之间的电容变化，通过该电容变化可以换算得到加速度的值；隧道电流式加速度计通过在活动部件上添加一个隧穿针尖，使之与另一电极之间产生隧穿电流，而活动部件产生的位移会导致隧道电流的剧烈变化，通过该隧道电流变化可以获得加速度的信息。然而，这些加速度计均通过测量质量块的偏移值进行加速度的换算。由于在加速度的测量过程中，质量块的偏移值和质量块感应加速度的灵敏度小，造成这些加速度计测量精度低，灵敏度低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种加速度计及其制作方法，所述加速度计灵敏度高，测量精度高，且不易受到外界环境的干扰。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种加速度计，包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极、第二电极、第三电极和振动电极；所述第一电极用于连接电源；所述振动电极与所述第一电极相连，所述振动电极用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势；所述第二电极与所述振动电极通过一个自组装单分子相连，所述自组装单分子用于在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应；所述第三电极与所述振动电极相连，用于输出所述感应电动势。优选的，所述振动电极包括位于所述振动电极两端的第一固定端和第二固定端，和位于所述第一固定端和第二固定端之间的振动电极本体，所述振动电极本体用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势。优选的，所述第二电极与所述振动电极本体通过一个自组装单分子相连，所述述第一电极与所述第一固定端和第二固定端中的任一固定端相连，所述第二电极与所述第一固定端和第二固定端中的任一固定端相连。优选的，所述衬底包括基底，位于基底上的牺牲层和贯穿所述牺牲层的第一沟槽，所述第一沟槽位于所述振动电极本体下方。优选的，还包括，位于所述衬底上的支撑层和贯穿所述支撑层的第二沟槽，所述第一固定端、所述第二固定端和所述第二电极位于所述支撑层上，所述振动电极本体位于所述第二沟槽上。优选的，所述第一电极、第二电极、第三电极和振动电极的材料为金属。优选的，所述振动电极的材料为金、银、铬和铜中的任意一种或任意多种的组合。优选的，所述第二电极与所述振动电极之间包括纳米桥，所述纳米桥包括连接所述第二电极的第一悬臂，连接所述振动电极的第二悬臂，以及连接所述第一悬臂和第二悬臂的所述自组装单分子。优选的，所述自组装单分子为两端带有巯基基团的有机分子。一种加速度计的制作方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一电极和第三电极；在所述衬底上形成第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接；在所述纳米桥表面形成自组装单分子的单分子层；断开所述纳米桥，使所述单分子层的一个自组装单分子落入所述纳米桥之间，形成单分子结，以连接所述第二电极与所述振动电极；其中，所述第一电极和第三电极分别与所述振动电极相连，所述振动电极用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势，所述自组装单分子用于在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应。优选的，所述在所述衬底上形成第一电极和第三电极，包括：在所述衬底上形成图形化的第一掩膜；在所述第一掩膜上形成第一电极层，所述第一电极层包括第一电极和第三电极；去除所述第一掩膜，形成第一电极和第三电极。优选的，所述衬底包括基底和牺牲层，所述在所述衬底上形成第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接，包括：在所述牺牲层上形成图形化的第二掩膜；在所述第二掩膜上形成第二电极层，所述第二电极层包括第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接；去除所述第二掩膜；以所述振动电极的两端分别为第一固定端和第二固定端，以所述第一固定端和第二固定端之间的振动电极为振动电极本体，在所述振动电极本体下方形成贯穿所述牺牲层的第一沟槽，以使所述振动电极本体在外加磁场下振动。优选的，所述在所述牺牲层上形成图形化的第二掩膜，包括：采用电子束光刻工艺在所述牺牲层上形成图形化的第二掩膜。优选的，所述在所述衬底上形成第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接，包括：在所述衬底上形成图形化的支撑层；在所述支撑层上形成第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接；以所述振动电极的两端分别为第一固定端和第二固定端，以所述第一固定端和第二固定端之间的振动电极为振动电极本体，在所述振动电极本体下方形成贯穿所述支撑层的第二沟槽，以使所述振动电极本体在外加磁场下振动。优选的，采用自组装工艺在所述纳米桥表面形成自组装单分子的单分子层。优选的，采用电迁移工艺断开所述纳米桥，使所述单分子层的分子落入所述纳米桥之间，形成单分子结。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术提供一种加速度计及制作该加速度计的方法，利用振动电极振动，产生对应的感应电动势，通过与振动电极相连的一个自组装单分子在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应，从而使得所述感应电动势与所述待测加速度相对应，进而得到对应的加速度信息。本专利技术利用了单分子的非线性效应改变振动电极的振动频率，使振动电极的振动频率与待测加速度相对应，而振动频率的改变易于测量且灵敏度高，使得本专利技术的加速度计测量精度高，且灵敏度高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种加速度计的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种加速度计的结构示意图；图3为本专利技术图2中振动电极部分的放大图；图4为本专利技术振动电极和第二电极通过自组装单分子相连的结构示意图；图5为本专利技术振动电极的剖面示意图；图6为本专利技术一种加速度计的制作方法流程示意图；图7为本专利技术一种加速度计的等效电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度计，其特征在于，包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极、第二电极、第三电极和振动电极；所述第一电极用于连接电源；所述振动电极与所述第一电极相连，所述振动电极用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势；所述第二电极与所述振动电极通过一个自组装单分子相连，所述自组装单分子用于在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应；所述第三电极与所述振动电极相连，用于输出所述感应电动势。

【技术特征摘要】
1.一种加速度计，其特征在于，包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极、第二电极、第三电极和振动电极；所述第一电极用于连接电源；所述振动电极与所述第一电极相连，所述振动电极用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势；所述第二电极与所述振动电极通过一个自组装单分子相连，所述自组装单分子用于在待测加速度的作用下改变所述振动电极的振动频率，以使所述振动电极的振动频率与所述待测加速度相对应；所述第三电极与所述振动电极相连，用于输出所述感应电动势。2.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述振动电极包括位于所述振动电极两端的第一固定端和第二固定端，和位于所述第一固定端和第二固定端之间的振动电极本体，所述振动电极本体用于在外加磁场下振动，以产生对应的感应电动势。3.根据权利要求2所述的加速度计，其特征在于，所述第二电极与所述振动电极本体通过一个自组装单分子相连，所述第一电极与所述第一固定端和第二固定端中的任一固定端相连，所述第三电极与所述第一固定端和第二固定端中的任一固定端相连。4.根据权利要求2所述的加速度计，其特征在于，所述衬底包括基底，位于基底上的牺牲层和贯穿所述牺牲层的第一沟槽，所述第一沟槽位于所述振动电极本体下方。5.根据权利要求2所述的加速度计，其特征在于，还包括，位于所述衬底上的支撑层和贯穿所述支撑层的第二沟槽，所述第一固定端、所述第二固定端和所述第二电极位于所述支撑层上，所述振动电极本体位于所述第二沟槽上。6.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述第一电极、第二电极、第三电极和振动电极的材料为金属。7.根据权利要求6所述的加速度计，其特征在于，所述振动电极的材料为金、银、铬和铜中的任意一种或任意多种的组合。8.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述第二电极与所述振动电极之间包括纳米桥，所述纳米桥包括连接所述第二电极的第一悬臂，连接所述振动电极的第二悬臂，以及连接所述第一悬臂和第二悬臂的所述自组装单分子。9.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述自组装单分子为两端带有巯基基团的有机分子。10.一种加速度计的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一电极和第三电极；在所述衬底上形成第二电极和振动电极，所述第二电极与所述振动电极之间通过纳米桥连接；在所述纳米桥表面形成自组装单分子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烨，黄璞，周经纬，田添，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34