[发明专利]一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计

权利要求书

1.一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于包括：玻璃衬底(1)、质量块(2)、第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)、第一传递梁(4)、第二传递梁(7)、第一石墨烯谐振梁(5)、第二石墨烯谐振梁(8)和外锚点(9)；四个外锚点(9)与玻璃衬底(1)固连，质量块(2)通过四对折叠梁(10)与外锚点(9)固连在一起，且质量块(2)与玻璃衬底(1)之间存在微小间隙以允许质量块(2)在y轴方向产生位移；第一传递梁(4)和第二传递梁(7)的一端固连在第二内锚点(12)上，另一端通过杠杆传递结构(3、6)与质量块(2)紧密连接，且两个传递梁呈上下完全对称放置；第一内锚点(11)为第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)的支撑点；第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)分别悬置在第一传递梁(4)和第二传递梁(7)中部的凹腔中央，且第一石墨烯谐振梁(5)的两端吸附于第一传递梁(4)上，第二石墨烯谐振梁(8)的两端吸附于第二传递梁(7)上，从而构成双端固支梁。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述质量块(2)、第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)、第一传递梁(4)和第二传递梁(7)、外锚点(9)、折叠梁(10)和第一内锚点(11)、第二内锚点(12)材料相同且相连成一个整体。

3.根据权利要求书1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述第一传递梁(4)和第二传递梁(7)的中部凹腔的深度可以小于所在传递梁的厚度，也可以与传递梁厚度一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)的几何尺寸、材料均一致，厚度可为单层或多层石墨烯膜厚，工作于完全真空环境中；第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)分别吸附于所对应的第一传递梁(4)和第二传递梁(7)中部的凹腔边缘处。

5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述质量块(2)、第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)、第一传递梁(4)、第二传递梁(7)以及外锚点(9)均在同一水平面上，且所述第一传递梁(4)、第二传递梁(7)沿y轴方向完全对称放置。

6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)放置在同一条竖直线上，且沿y轴方向完全对称放置，能同时感受y轴向的应力和周围环境的影响。

7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述质量块(2)、第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)、第一传递梁(4)和第二传递梁(7)、第一内锚点(11)、第二内锚点(12)及外锚点(9)均可通过刻蚀工艺形成。

8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)均可通过微机械剥离或化学气相沉积(CVD)方式获取。

9.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述第一石墨烯谐振梁(5)和第二石墨烯谐振梁(8)所采用的激振-拾振方式以及相关参数均一致，当所述的激振-拾振方式采用电学方式时，先在所述第一传递梁(4)和第二传递梁(7)中部的凹腔边缘沉积一层绝缘物，再将石墨烯谐振梁两端吸附于所述凹腔边缘的所述绝缘物之上，并在石墨烯谐振梁两矩形短边区域沉积金属电极(13)。

10.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯谐振特性的单轴加速度计，其特征在于：所述质量块(2)、第一杠杆传递结构(3)、第二杠杆传递结构(6)、第一传递梁(4)以及第二传递梁(7)的材料可采用单晶硅或碳化硅。