基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置，提出了一种三层结构方案：上层为透明玻璃基底，中层为石墨烯加速度敏感结构，下层为透明玻璃基底。上层透明玻璃基底由锚点、信号引线、栅极电极、引出电极组成，与中层外部支撑框硅结构通过锚点固定在一起；中层石墨烯加速度敏感结构设有中层外部支撑块、连接短梁、中部支撑块、支撑块、扭梁结构、石墨烯带、质量块、源极电极、漏极电极。其中部支撑块通过连接短梁与外部支撑块连接；下层透明玻璃基底由锚点、信号引线、栅极电极、引出电极组成，与中层外部支撑框硅结构通过锚点固定在一起。本实用新型专利技术提出的方案结构合理，简单、易于加工实现，同时具有差分检测、检测难度低、灵敏度高、抗共模误差能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置
本技术涉及微机电系统(MEMS)和微惯性导航的测量仪表
，具体涉及到一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。且石墨烯一层厚度仅为一个碳原子厚度大小，石墨烯一层层叠起来就是石墨，石墨烯材料是目前所有已知的晶体材料中最薄的一种材料。石墨烯的晶体结构十分独特，面密度小、弹性变形极限大、杨氏模量高、尺寸小等显示了独特的力学性质。石墨烯中每个碳原子都含有四个电子，其中一个电子会与周围碳原子内的电子构成大π键。常温时，其载流子迁移速率远远大于目前使用最为广泛的传统硅材料，石墨烯电阻率近似为1×10-6Ω·cm，其值明显低于常规材料铜和银，这为石墨烯材料带来了优异的电学性质，使石墨烯成为常温时导电性能最佳的材料，在电子器件方面的应用展现了很大的发展潜力。基于石墨烯薄膜材料的双层静电弱耦合谐振式加速度计的基本原理主要是，当有加速度输入引起墨烯谐振器轴向应力变化时，石墨烯谐振器的谐振频率发生变化，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置，其特征在于：包括上、中、下三层结构；分别是上层透明玻璃基底（21），中层为石墨烯加速度敏感结构，下层透明玻璃基底（1）；/n所述上层透明玻璃基底（21）由四个起连接作用的相同的第一、二、三、四锚点（30、22、31、23）、两条信号引线、两个起连通信号作用的第一、二电极（32、33）、上层栅极电极（24）、第一、二、三引出电极（34、35、36）构成；/n所述中层石墨烯加速度敏感结构由中层外部支撑块（2）、两个第一、二连接短梁（17、18）、中部支撑块（3）、支撑块（12）、上层一对扭梁（6）和下层一对扭梁（27）、两条相同的上、下层石...

【技术特征摘要】
1.一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置，其特征在于：包括上、中、下三层结构；分别是上层透明玻璃基底（21），中层为石墨烯加速度敏感结构，下层透明玻璃基底（1）；
所述上层透明玻璃基底（21）由四个起连接作用的相同的第一、二、三、四锚点（30、22、31、23）、两条信号引线、两个起连通信号作用的第一、二电极（32、33）、上层栅极电极（24）、第一、二、三引出电极（34、35、36）构成；
所述中层石墨烯加速度敏感结构由中层外部支撑块（2）、两个第一、二连接短梁（17、18）、中部支撑块（3）、支撑块（12）、上层一对扭梁（6）和下层一对扭梁（27）、两条相同的上、下层石墨烯带（10、28）、质量块（8）、两个相同的上、下层源极电极（9、25）、两个相同的上、下层漏极电极（11、29）构成；
所述下层透明玻璃基底（1）由四个起连接作用的相同的五、六、七、八锚点（13、14、15、16）、两条信号引线、下层栅极电极（26）、两个起连通信号相同作用的第三、四电极（37、38）、下层源极引出电极（4）、栅极引出电极（5）、下层漏极引出电极（7）；
其中所述质量块（8）与所述支撑块（12）之间设有对称布置的上层一对扭梁（6）和下层一对扭梁（27）；所述支撑块（12）通过第一连接短梁（17）与中部支撑块（3）相连接；中部支撑块（3）通过第二连接短梁（18）与中层外部支撑块（2）相连接固定；
其中上层透明玻璃基底（21）通过第一、二、三、四锚点（30、22、31、23）键合在中层石墨烯加速度敏感结构的中层外部支撑块（2）上；
所述中层石墨烯加速度敏感结构的中部支撑块（3）通过第二连接短梁（18）与中层外部支撑块（2）连接固定；
所述下层透明玻璃基底（1）与中层外部支撑块（2）通过第五、六、七、八锚点（13、14、15、16）固定连接。


2.如权利要求1所述的一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置，其特征在于：其中第一、二、三、四锚点（30、22、31、23）的大小相同且关于中轴线对称分布在上层透明玻璃基底（21）左上、右上、左下、右下的位置；
所述第一电极（32）位于第四锚点（23）的左侧，通过信号引线与第三引出电极（36）相连；第二电极（33）位于第三锚点（31）的右侧，通过信号引线与第一引出电极（34）相连；
其中第一、二、三引出电极（34、35、36）大小相同且从上下到下依次对齐设置；
上层栅极电极（24）布置在上层透明玻璃基底（21）的中心处且关于水平、垂直中轴线对称，通过中间的信号引线与第二引出电极（35）相连；上层栅极电极（24）用于给石墨烯加速度敏感结构提供初始张力。


3.如权利要求1所述的一种基于双层静电弱耦合效应的石墨烯谐振式加速度计装置，其特征在于：中层石墨烯加速度敏感结构通过中层外部支撑块（2）的下表面与下层透明玻璃基底（1）的第五、六、七、八锚点（13、14、15、16）相键合，所述中层外部支撑块（2）为框架结构且关于中轴线前后、左右对称固定设置，所述中层外部支撑块（2）围绕在中部支撑块（3）一周；
所述中部支撑块（3）为框架结构且关于中轴线前后、左右对称设置；
所述中部支撑块（3）围绕内部加速度敏感结构一周，所述支撑块（12）与所述质量块（8）均位于中部支撑块（3）的内部，关于水平中轴线对称分布，所述上层一对扭梁（6）和下层一对扭梁（27）分别位于支撑块（12）与质量块（8）之间并与上、下层石墨烯带（10、28）两侧水平布置，
所述上层一对扭梁（6）和下层一对扭梁（27）的表面与支撑块（12）、质量块（8）、上、下层石墨烯带（10、28）的表面处于同一平面，起连接作用；所述第二连接短梁（18）位于外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，梁卓玥，张婷，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32