传感新品
【同济大学:研发高性能Ni3(HHTP)2薄膜柔性场效应管气体传感器!】
研究内容
导电金属有机框架(MOFs)作为电子传感器中的传感元件,近年来受到越来越多的关注,并具有很高的应用潜力。传统的场效应晶体管(FET)气体传感器使用Si/SiO2作为衬底,其不具有弯曲和拉伸特性,并且难以用于柔性器件。
同济大学毛舜构建了基于导电MOF的柔性场效应晶体管(FET)传感器,即Ni3(HHTP)2。Ni3(HHTP)2传感器具有高灵敏度(检测极限为56 ppb)以及在室温下对NO2检测的优越选择性,通过在混合气体环境中的精确气体检测来证明。通过使用六种柔性基板,即聚酰亚胺(PI)、胶带(PET)、面罩、纸杯、桌布和外卖袋(纺织品),成功地证明了以导电MOF作为传感膜的柔性传感器结构在各种基板上的通用性。
研究要点
要点1.作者使用六种柔性基板,即聚酰亚胺(PI)、胶带(PET)、面罩、纸杯、桌布和外卖袋(纺织品)代替刚性Si/SiO2,使用Ni3(HHTP)2作为柔性FET气体传感器的传感通道。采用简单的原位合成方法在柔性基板上沉积Ni3(HHTP)2薄膜。Ni3(HHTP)2的孔结构可以为气体分子结合提供丰富的活性位点。
要点2.制备的传感器在室温下对NO2气体检测显示出高灵敏度,并且在混合气体分析中显示出其突出的选择性。通过理论模拟,计算了NO2分子在Ni3(HHTP)2的不同吸附位点(OH-、Ni-和苯-)上的吸附能和键长。此外,柔性传感器在不同的弯曲条件下保持其高传感性能,并在环境空气中具有高稳定性,这对于柔性气体传感器在环境监测、医疗保健和生物医学传感中的实际应用至关重要。
这项基于导电MOF的柔性电子传感器的研究为可穿戴和便携式电子设备的广泛传感应用提供了新的机会。
传感动态
森海塞尔(Sennheiser)近日宣布联合多位投资者向挪威光学MEMS麦克风创新厂商sensiBel投资700万欧元,助推微型麦克风的技术革新和应用。sensiBel研发的光学MEMS麦克风尺寸仅有毫米级大小,有望为消费电子、汽车、会议系统、医疗设备等应用领域带来前所未有的音频体验。
“我们希望成为一家可持续发展的公司,”森海塞尔联合首席执行官Daniel Sennheiser说道。“除了投资现有业务外,我们还会对公司之外有前景的未来领域进行投资,以与我们的公司和愿景保持一致,从而进一步巩固和拓展森海塞尔作为专业音频解决方案供应商的领先地位。”
Andreas Sennheiser补充道:“sensiBel的创新光学MEMS技术显然是此类有前景的新兴领域。作为投资者,我们期待积极推动这一颠覆性技术的发展。”
sensiBel首席执行官Sverre Dale Moen评论道:“sensiBel与森海塞尔有着相同的愿景,我们很荣幸地欢迎森海塞尔成为投资伙伴。我们相信,得到来自这样一家获得高度认可的音频公司的投资是对我们技术研发实力的肯定,也预示着光学MEMS技术将在微型麦克风的未来发展中发挥巨大的潜能。”
【英特尔启动新一轮裁员,涉及销售和营销部门部分员工】
4 月 6 日消息,据 CRN,英特尔本周对其销售和营销部门进行了新一轮裁员,具体裁员人数未知。英特尔发言人周四确认公司进行了裁员,但没有提供更多细节。
英特尔代表在一份声明中表示:“为了继续实现公司战略,推动客户取得成果,英特尔销售和营销部门宣布对其组织结构进行调整。”“我们对英特尔的未来充满信心,并致力于通过这一流程支持所有员工,包括以尊严和尊重的方式对待受影响的员工。”
英特尔首席执行官 Pat Gelsinger 曾于 2022 年 10 月宣布计划到 2025 年将支出削减 100 亿美元(当前约 724 亿元人民币)以应对“需求突然且明显放缓”,此次裁员也是该公司进行的最新一轮裁员。
就在英特尔宣布裁员的同一周内,英特尔还公布了最新财务报告,将公司的产品设计业务与芯片制造业务分开,并透露前者去年出现了 70 亿美元(IT之家备注:当前约 506.8 亿元人民币)的运营亏损。
该公司表示,随着 Gelsinger 的节点加速计划完成,英特尔代工业务的“运营亏损预计将在 2024 年达到峰值”。
他们补充说,英特尔芯片制造业务预计将在“现在到 2030 年底之间实现盈亏平衡的运营利润率,届时其目标是非美国通用会计准则 (GAAP) 毛利率为 40%,非美国通用会计准则营业利润率为 30%。”
【融资数千万,清华大学精仪系团队携MEMS振镜技术竞逐激光雷达市场】
成立于2017年的洛伦兹科技,是以3D激光雷达、物流与交通场景感知认知算法及解决方案为核心的智能感知和人工智能公司。洛伦兹CEO杜晨光告诉猎云网:洛伦兹团队由清华大学精仪系教授领衔,清华、中科大资深硕博团队为主体,经过数年的沉潜,掌握了激光雷达关键技术,尤其是低成本高可靠高性能的钛合金MEMS振镜技术,使得车载激光雷达的普及以及自动驾驶技术的最终普及成为可能。
超声波、摄像头、毫米波雷达等基础传感器经过多年的发展,已经满足成本和稳定性要求,但是能够绝对准确判断周边物体距离的是激光雷达。
洛伦兹团队此前已推出905nm车规级MEMS激光雷达 - 洛伦兹E系列 ,是针对自动驾驶量产前装开发,采用全新的钛合金MEMS方案作为扫描部件的混合固态中远距车规级主激光雷达。
洛伦兹E系列作为自动驾驶的主激光雷达,分辨率可达300线以上,在城市复杂交通场景中,可对各类车辆、行人、路障、水马、限高杆、锥桶、低矮障碍物等交通参与者与障碍物进行准确的识别;探测距离可达300m以上,在高速场景下,保证车辆拥有足够的反应时间;尺寸实现了进一步压缩,整机高度压至40mm以下,便于安装在车顶。
洛伦兹E系列可以满足智能网联汽车对高性能、车规级长距激光雷达的需求,优势在于电子系统架构简单、系统功耗低、整机尺寸小,大批量可以做到千元级。与市场上量产的主流产品相比,分辨率提升60%以上,成本降低40%以上。
目前洛伦兹客户主要为整车厂,其产品激光雷达在智能网联汽车中起着类似于“眼睛”的功能,起到收集路况信息的主要作用,能够根据扫描到的点云数据快速绘制 3D 全景图型,实现避障,三维重构,slam导航等等。
杜晨光透露,洛伦兹的钛合金MEMS振镜激光雷达是更优的方案,具备体积小、成本低、功耗低、噪音低的优势。
为应对逐渐清晰的感知方案需求,激光雷达主流厂商几乎都选择了产品平台化与自研芯片的道路。除性能指标优化升级外,这应该算是激光雷达行业又一明显的发展趋势。
从全球激光雷达市场格局来看,禾赛科技、图达通、法雷奥、 速腾聚创等在车载领域有批量出货。2023年年底,众多车企销量迎来全年高潮,直接带动了激光雷达销量走高。据悉,在小鹏G9的大定订单中,超过80%的用户选择了带有激光雷达的MAX版本车型。
融资方面,洛伦兹已获三轮数千万元融资,投资方包括清华同方、启迪、东方国狮、新世界等。
团队方面,由清华大学精仪系教授领衔,清华、中科大资深硕博团队为主体,核心团队毕业于清华大学、中科大、UCLA,在激光及人工智能领域有数十年行业经验。
【印度总理:印度成为世界半导体大国的日子不远了】
据日本媒体报道,印度正在推动半导体生产。当地财团塔塔集团及日本瑞萨电子已宣布建设工厂。受到中美对立带来的供应链调整的推动,印度政府也通过补贴等促进半导体生产。
印度政府在 2 月底连续批准了 3 家半导体工厂的建设计划。塔塔集团旗下的塔塔电子(Tata Electronics)将与台湾力晶积成电子制造(力积电、PSMC)合作,在印度西部古吉拉特邦的 Dholera 建设负责前工序的工厂。
印度总理莫迪
古吉拉特邦作为印度总理莫迪的家乡,一直以来都是印度产业招商的重要基地。在这里,塔塔集团与台湾力晶积成电子制造(力积电)携手合作,共同建设一座负责前工序的半导体工厂。这座工厂的建成,将为印度半导体产业注入新的活力。
与此同时,瑞萨电子也选择在古吉拉特邦的萨纳恩德设立后工序工厂。这一决策不仅体现了印度半导体产业的吸引力,也展示了瑞萨电子对印度市场的信心。
除了古吉拉特邦,印度东北部的阿萨姆邦也迎来了半导体产业的春风。塔塔集团旗下的 Tata Semiconductor Assembly and Test(TSAT)将在这里建设一座新的后工序工厂,为印度半导体产业链的完善贡献力量。
【MEMS高温压力传感器详解】
常规的单晶硅扩散式压阻压力传感器在超过120°C环境下使用时,会由于内部PN结出现漏电而导致传感器性能急剧下降,进而导致失效。而工业、航天航空等领域使用的压力传感器需要满足2个基本需求:高温和高可靠性。因此我们也通常把这类压力传感器称为高温压力传感器。对MEMS高温压力传感器最基本的需求是在至少125°C环境下工作。以传感器实现高温的特征进行分类,高温压力传感器主要包括多晶硅压力传感器、SOI压力传感器、SOS压力传感器和SiC压力传感器,下面详细介绍这四种高温压力传感器。
图MEMS压力传感器典型应用(来源YOLE)
多晶硅高温压力传感器
多晶硅高温压力传感器在制作中采用热氧工艺在单晶硅衬底上制备介质膜SiO2,再通过LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,低压气相淀积) 工艺在 SiO2上制作多晶硅膜,再通过扩散工艺制作基于多晶硅材料的压敏电阻。多晶硅高温压力传感器主要采用SiO2作为介质薄膜来代替PN结,进而实现电隔离。
多晶硅高温压力传感器一般可用在200°C以内的环境,多晶硅层常规厚度低于2μm,与介质层SiO2和部分硅衬底组成感受压力的复合膜结构,这样的结果会因不同材料的热膨胀系数不同引起热应力,影响高温下的性能。
图 四类MEMS高温压力传感器结构
SOI高温压力传感器
SOI 高温压力传感器制备工艺相对成熟,也是目前市场上最常见的一种高温压力传感器类型。SOI压力传感器具有耐高温特性,埋氧层可以隔绝压敏电阻和硅衬底,避免产生P-N结漏电问题。在相同尺寸下,SOI衬底的漏电流比硅衬底形成PN结的漏电流低3个数量级,因此SOI衬底适合研制高温压力传感器。但是存在敏感压阻层与衬底之间的键合方式、热应力和高温漏电流增大以及硅高温蠕变等因素的限制。
制备SOI衬底的两种主流技术是注氧隔离(separation by implantation of oxygen,SIMOX)技术和键合(bonding)技术, SIMOX技术是指工艺中大剂量的氧离子被注入到起始硅片中, 然后进行高温退火处理形成SOI衬底,利用SIMOX技术制作的高温压力传感器, 其耐温到220°C。
键合技术,包括智能剥离(Smart Cut)和键合与背面减薄(bonding and etch-back SOI BESOI)技术,键合技术工艺较复杂, 成本控制较难。利用 Smart Cut技术的SOI衬底,研制出的高温压力传感器, 其高温特性可到150°C;利用BESOI 技术制作的高温压力传感器, 其耐温到200°C。
SOS高温压力传感器
SOS高温压力传感器(Silicon on Sapphire)是基于蓝宝石衬底制成的器件。蓝宝石是Al2O3的晶体结构,熔点达到2040℃,具有良好的光学特性、绝缘性,在1500℃时机械性能良好,是制备高温传感器的理想材料。
SOS 高温压力传感器是在二十世纪八十年代提出的一种薄膜应变式压力传感器,它通过在蓝宝石晶体上异质外延生长单晶硅薄膜,并利用干法刻蚀制作硅压阻结构。SOS 高温压力传感器具有频带宽、耐腐蚀、抗辐射等优点,工作温度可达到350℃,由于难以形成真空绝压腔,SOS 高温压力传感器多为大量程的表压传感器。另外,蓝宝石热膨胀系数约为硅的2倍,外延单晶硅薄膜与蓝宝石间的晶格失配大,存在较大的失配应力,限制了这种传感器的最高使用温度。
SiC高温压力传感器
碳化硅作为第三代直接跃迁型宽禁带半导体材料具有优良的抗辐照特性、热学性能、抗腐蚀性。SiC晶体形态较多,常用于研制高温压力传感器的晶体形态为α型的3C-SiC和β型的4H-SiC、6H-SiC,其中β-SiC在1600℃时仍能保持良好的机械强度,在制备高温传感器方面有广阔的应用前景。压力敏感结构以6H-SiC作为基底,利用同质外延掺杂、干法刻蚀技术形成PN结和压阻结构,再使用Ti/TaSi/Pt膜实现欧姆接触,传感器最高工作温度能达到 750℃。
限制SiC压阻高温传感器工作温度的因素有两个:第一,高温下外延6H-SiC薄膜的压阻效应退化,有数据表明,6H-SiC薄膜在室温下的压阻系数为30,而在600℃时降为10~15;第二,SiC欧姆接触的使用温度限制,Ti/TaSi/Pt、Ta/Ni/Pt等欧姆接触膜系的长期使用温度均不高于 800℃。
以上四类不同结构的压力传感器是目前常见的实现高温压力传感的方式:
从最高使用温度来讲,SiC>SOS>SOI>多晶硅;
从制造难度来讲,SiC>SOS>SOI>多晶硅;
从产业化程度来讲,SOI>多晶硅>SOS>SiC;
从制造成本来讲,SiC>SOS>SOI>多晶硅。
审核编辑 黄宇
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