[发明专利]一种基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器

权利要求书

1.一种基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器，其特征在于：悬浮二维材料及异质层悬挂质量块作为弹簧-质量块系统及跨导器结构使用；

所述悬浮二维材料包括石墨烯（graphene）、六方氮化硼 (h-BN)、二硫化钼 (MoS2)、二硒化钨 (WSe2)、二硒化钼 (MoSe2)、二硫化钨 (WS2)、二硒化铂（PtSe2）、二碲化钼（MoTe2)、二碲化钨（WTe2）、二硒化钒（VSe2）、二硫化铬（CrS2）、二硒化铬（CrSe2）、过渡金属二硫属化物（TMDC）、黑磷（P）；所述悬浮二维材料异质层包括六方氮化硼/石墨烯、六方氮化硼/二硫化钼、六方氮化硼/二硒化钨、六方氮化硼/二硒化钼、六方氮化硼/二硫化钨、六方氮化硼/二硒化铂、六方氮化硼/二碲化钼、六方氮化硼/二碲化钨、六方氮化硼/二硒化钒、六方氮化硼/二硫化铬、六方氮化硼/二硒化铬、石墨烯/二硫化钼、石墨烯/二硒化钨、石墨烯/二硒化钼、石墨烯/二硫化钨、石墨烯/二硒化铂、石墨烯/二碲化钼、石墨烯/二碲化钨、石墨烯/二硒化钒、石墨烯/二硫化铬、石墨烯/二硒化铬、六方氮化硼/石墨烯/二硫化钼、六方氮化硼/石墨烯/二硒化钨、六方氮化硼/石墨烯/二硒化钼、六方氮化硼/石墨烯/二硫化钨、六方氮化硼/石墨烯/二硒化铂、六方氮化硼/石墨烯/二碲化钼、六方氮化硼/石墨烯/二碲化钨、六方氮化硼/石墨烯/二硒化钒、六方氮化硼/石墨烯/二硫化铬、六方氮化硼/石墨烯/二硒化铬；所述悬浮二维材料包括单个原子层、两个原子层、三个原子层、四个原子层、五个原子层、六个原子层、七个原子层、八个原子层、九个原子层、十个原子层以及二维材料薄膜；悬浮二维材料异质层包括200 纳米内的二维材料薄膜；

所述二维材料及异质层的来源包括化学气相沉积合成、机械剥离、液相剥离、外延生长、还原氧化；大于单个原子层厚度的所述二维材料及异质层的来源包括直接的生长合成、层层堆栈转移；

所述悬浮的二维材料及异质层的形状包括四周全覆盖住沟槽与质量块的薄膜、部分覆盖住沟槽与质量块的条带、部分覆盖住沟槽与质量块的悬臂梁；所述悬浮的二维材料及异质层的宽度大于质量块与沟槽的总宽度，或等于质量块的宽度，或窄到1微米以下；

所述悬挂在二维材料及异质层的质量块的材料包括硅、二氧化硅、氮化硅、多晶硅、有机聚合物、光刻胶与金属；所悬挂的质量块的形状包括正方体、长方体、圆柱体、六方体；所悬挂的质量块的边长尺寸包括从纳米级别到毫米级别；所悬挂质量块的高度尺寸包括从纳米级别到毫米级别，所悬挂质量块的位置包括在悬浮二维材料及异质层的中间、末端及任何位置；所悬挂质量块的数量包括1个或多个；

所述质量块仅仅悬挂在悬浮的二维材料及异质层下面，或在悬挂在悬浮的二维材料及异质层下面的同时质量块底部有支撑层作为支撑；

所述悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器的类型包括压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器、压电式加速度传感器、谐振式加速度传感器、光学加速度传感器；其数量包括1个或多个；其构造包括单个加速度传感器功能结构或多个加速度传感器功能结构串联或并联；悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器与传统的CMOS集成电路集成，或应用于谐振器与陀螺仪；

所述基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器的电极包括源电极与漏电极，也包括门电极；电极材料包括金、银、铜、铝、钛及其复合物。

2.根据权利要求1所述的一种基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器，其特征在于：所述基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器使用氧化的绝缘衬底上的硅（SOI）作为衬底，金属电极沉积在绝缘衬底上的硅的器件层的氧化层中，绝缘衬底上的硅的器件层形成沟槽同时定义二氧化硅/硅质量块，绝缘衬底上的硅的体硅层用于暴露支撑二氧化硅/硅质量块的绝缘衬底上的硅的绝缘层，二维材料及异质层悬浮在氧化的绝缘衬底上的硅的器件层的沟槽上面，二氧化硅/硅质量块悬挂在悬浮的二维材料及异质层下面。

3.根据权利要求1所述的一种基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器，其特征在于：所述悬浮二维材料及异质层包括其与金属、金属氧化物、有机聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯及氮化硅纳米薄层的复合。