[发明专利]一种石墨烯薄膜电极电容式微加速度计及其制备方法

权利要求书

1.一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计，主要包括上、下盖帽层、可动结构层(包括基底、悬臂梁和质量块)和电极层，其特征在于以下制备步骤：

(1).通过紫外光刻和湿法腐蚀等工艺在盖帽层内侧电极区域制备出一定深度的空腔和凸台；

(2).通过紫外光刻和湿法腐蚀(或激光打孔)等工艺在上、下盖帽层中形成一定尺寸的通孔，通过紫外光刻和电镀等工艺，电镀铜填充通孔；

(3).通过石墨烯薄膜的转移和图形化工艺在上、下盖帽层内侧和质量块上下表面制备出石墨烯薄膜电极层；

(4).根据加速度计的量程和灵敏度等性能要求，合理设计质量块的大小和形状以及悬臂梁的刚度；通过紫外光刻和湿法腐蚀(或干法刻蚀)等工艺制备出质量块和悬臂梁；

(5).将上盖帽层/可动结构层/下盖帽层三层结构直接通过阳极键合工艺，实现一个密封且中心对称的整体结构。

2.根据权利要求1所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计，其特征在于，上、下盖帽层材料为玻璃，可动结构层为低电阻率单晶硅(n型，电阻率1-10Ω·cm)，电极层为1-30原子层厚度的石墨烯薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计，其特征在于，空腔和凸台制备在上、下盖帽层的内侧，石墨烯薄膜电极层制备在上、下盖帽层的内侧以及质量块的上下表面。

4.根据权利要求1所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计，其特征在于，所述石墨烯薄膜电极层通过盖帽层中通孔实现与外界的导电和导热。

5.根据权利要求1或2所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计的制备方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜是在金属衬底(Cu或者Ni箔)上使用化学气相沉积法制备。

6.根据权利要求1或5所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计的制备方法，其特征在于，将石墨烯薄膜转移到上、下盖帽层和可动结构层上包括如下步骤：首先在石墨烯薄膜表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜，然后将其浸泡于FeCl₃或(NH₄)₂S₂O₈腐蚀溶液中，腐蚀掉金属衬底，得到悬浮于腐蚀溶液表面的石墨烯薄膜；用盖帽层和可动结构层将悬浮在腐蚀溶液中的石墨烯薄膜捞起，进行适当热处理(温度约60-150℃，时间约30分钟)，用丙酮去掉石墨烯薄膜表面的PMMA，最终得到表面覆盖有石墨烯薄膜的盖帽层和可动结构层。

7.根据权利要求1所述的一种以石墨烯薄膜作为电极的电容式微加速度计的制备方法，其特征在于，所述图形化石墨烯薄膜的工艺步骤如下：首先在石墨烯薄膜表面旋涂一层光刻胶或PMMA，用紫外光刻或电子束曝光等工艺将光刻胶或PMMA图形化，利用光刻胶或PMMA作为掩膜，结合干法刻蚀工艺制备出所需图形的石墨烯薄膜。