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伴随着微机电系统MEMS技术的快速发展，各类性能优良的薄膜器件应运而生，在热场下工作的MEMS器件类型越来越多。特别在传感器领域，器件难免会发生相应的形变，薄膜的应变反应了薄膜的内部状态，是决定薄膜完整性与器件能否正常工作的重要因素之一，当薄膜的应变过大，可能会出现断裂、塑性变形、脱落，使薄膜损伤，进而使整个器件失去工作能力。微纳气体传感器广泛应用于环境监测、工业废气、食品安全、家电以及汽车等领域，传感器内纳米薄膜材料的热学特性、应变温度以及热力耦合现象等会极大地影响传感器以及相应MEMS薄膜器件的性能指标和可靠性要求。本成果提出了针对基于MEMS工艺薄膜的应变和热导率的测试装置和方法以及高性能薄膜型气体传感器的制备方法，将大幅提升高性能MEMS微纳气体传感器的产业化能力。

(1) 薄膜应变和热导率耦合关系的测试装置和方法。 设计了一种周边简支固定的圆形薄膜承受集中圆环载荷下薄膜应变与热导率的测量装置，可通过旋转精密导杆控制位移进行加载从而计算中间圆形薄膜周向应变、径向应变值以及热导率，使测量区域内应变相等且挠度与应变呈线性关系。 设计了一种基于MEMS工艺薄膜的应变热导率测试装置，通过压电驱动部件对镀有薄膜的测试片施加位移产生应变从而计算薄膜应变大小以及热导率，排除了载物片应变等效薄膜应变的干扰，测试系统简单可靠。 (2)建立了薄膜热力学性能的变化规律，开发了多种高温下工作的薄膜型微纳气体传感器。 建立了SiO2、SiN4等介质薄膜的热力学变化规律，开发了共3种气体传感器，分别为薄膜固体电解质电流型SO2气体传感器、基于Li3PO4-Li4SiO4混合固体电解质的电势型气体传感器以及基于纳米TiO2的低功耗微纳气体传感器。SO2气体传感器集成温度控制与反馈并结合厚膜与薄膜技术提高了传感器性能和使用寿命；Li3PO4-Li4SiO4混合物固体电解质材料响应速率快灵敏度高，且配套有温控系统；

微纳气体传感技术与应用团队，是西安交通大学专门从事MEMS技术、微纳气体传感器及微色谱技术等研究的科研队伍，已主持完成863项目、国家自然科学基金项目、国家重点产品研发计划及省部级项目数十项。团队已发表文章160余篇，其中SCI收录80篇。已申请国家发明专利50项，其中已获授权40项。 团队致力于微纳气体检测技术与传感器研究，针对物联网技术中气体传感器对功耗、稳定性的严苛要求，采用独有的掺杂、集成工艺、纳米材料制备技术，在解决微纳集成工艺难题的基础上，研制mW级超低功耗微纳气体传感器。针对呼吸气体种类的多样性和超低浓度特点，研究10ppb超低检测限的微型代谢呼吸气体检测仪和微纳气相色谱芯片，实现多种疾病呼出气体的分离和精确检测，解决呼吸气体挥发有机气体检测中的选择性、检测限、灵敏度、响应性与精度等方面高要求的难题。已获教育部科技进步一等奖1项，北京市科技进步二等奖1项。

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