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原文传递基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法

专利名称：	基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法
摘要：	基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器及其制备方法，本发明属于微波检测领域，它为了解决现有气敏传感器的灵敏度较低的问题。本发明微波呼吸传感器在基板上依次沉积AAO层和SiO2层，在SiO2层上采用MEMS工艺加工成电路相同的参考用传感器和检测用传感器，沿基板和AAO层厚度方向电镀有导热金属，基板的背面集成有微加热器，气敏材料位于输入微带线和输出微带线与开口谐振环进行电磁能量耦合的间隙处。本发明在室温条件下实现了对甲苯的高灵敏度检测，实现了1ppm级甲苯的检测，灵敏度高达7.44MHz/ppm，该微波呼吸传感器无需高温或者紫外线照射即可工作，具有优异的检测灵敏度和稳定性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	王琮
发明人：	王琮
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910272353.X
公开号：	CN109975327A
代理机构：	哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：	岳泉清
分类号：	G01N22/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N22
申请人地址：	150000 黑龙江省哈尔滨市松北区松浦观江国际A23-2-1301
主权项：	1.基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于该基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器包括气敏材料(1-4)、微加热器(3)、参考用传感器(4-1)、检测用传感器(4-2)、基板(7)、微加热器(3)和封装材料(8)，在基板(7)的正面设置有AAO层(6)，AAO层(6)上设置有SiO2层(5)，SiO2层(5)上采用MEMS工艺加工成参考用传感器(4-1)和检测用传感器(4-2)，参考用传感器(4-1)和检测用传感器(4-2)分置在左右两侧，参考用传感器(4-1)和检测用传感器(4-2)的微波谐振电路相同，微波谐振电路通过封装材料(8)封装；在微波谐振电路区域内沿基板(7)和AAO层(6)的厚度方向开有热传导通道，在热传导通道内电镀有导热金属(2)，基板(7)的背面集成有微加热器(3)；其中所述的微波谐振电路包括开口谐振环(1-1)、输入微带线(1-2)、输出微带线(1-3)和气敏材料(1-4)，气敏材料(1-4)位于输入微带线(1-2)和输出微带线(1-3)与开口谐振环(1-1)进行电磁能量耦合的间隙处；其中所述的气敏材料(1-4)为势垒金属修饰的金属氧化物纳米线。 2.根据权利要求1所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于封装材料(8)为PDMS材料。 3.根据权利要求1所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于气敏材料(1-4)中的势垒金属为金、铂或钯；金属氧化物纳米线为SnO2纳米线、TiO2纳米线、ZnO纳米线、In2O3纳米线、WO3纳米线、Fe2O3纳米线、Ag2O纳米线或La2O3纳米线。 4.根据权利要求3所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于气敏材料(1-4)为铂修饰的SnO2纳米线，铂修饰的SnO2纳米线的制备方法如下：一、将氯化亚锡溶于二甲基甲酰胺和无水乙醇组成的混合溶液中，加入氯铂酸，室温下搅拌至澄清液，再加入聚乙烯吡咯烷酮，室温下搅拌反应得到胶状前驱体；二、将胶状前驱体灌入注射器中进行静电纺丝，得到静纺纳米材料；三、静纺纳米材料放入石英舟中，在管式炉中进行煅烧处理，得到铂修饰的SnO2纳米线。 5.根据权利要求1所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于微加热器(3)采用Ti/Pt＝20/150nm作为微加热器金属。 6.根据权利要求1所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器，其特征在于气敏材料(1-4)形成的传感区域的两端分别设置有气管(10)。 7.基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备方法，其特征在于该制备方法是按下列步骤实现：一、在基板(7)正面依次沉积AAO层(6)和SiO2层(5)，然后在SiO2层(5)上采用MEMS加工工艺制备参考用传感器(4-1)和检测用传感器(4-2)的微波谐振电路，微波谐振电路包括开口谐振环(1-1)、输入微带线(1-2)、输出微带线(1-3)和气敏材料(1-4)，气敏材料(1-4)位于输入微带线(1-2)和输出微带线(1-3)与开口谐振环(1-1)进行电磁能量耦合的间隙处，通过封装材料(8)对参考用传感器(4-1)和检测用传感器(4-2)进行封装；二、在基板背面采用深度反应离子刻蚀工艺沿基板(7)和AAO层(6)的厚度方向加工出热传导通道，利用溅射在热传导通道内制备种子金属层，然后采用电镀方法在导热通道内形成导热金属(2)；三、在基板背面集成微加热器(3)，完成肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备；其中步骤一中所述的气敏材料(1-4)为势垒金属修饰的金属氧化物纳米线。 8.根据权利要求7所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备方法，其特征在于步骤一中所述的基板(7)为硅晶元基板。 9.根据权利要求7所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备方法，其特征在于步骤二中所述的种子金属层为Ti/Au＝20/80nm层。 10.根据权利要求7所述的基于半导体微加工工艺的肺癌早期诊断用微波呼吸传感器的制备方法，其特征在于步骤二中所述的导热金属(2)为Cu/Au＝4.5/0.5μm的金属。
所属类别：	发明专利