JMM编辑优选：基于MEMS的金属氧化物半导体综述（中国大陆地区）
本篇研究来自南方科技大学汪飞课题组。本篇综述文章主要介绍了近年来在中国大陆地区各种微热板的设计方案，特别是低功耗的悬浮膜式微热板。通过将“自下而上”和“自上而下”策略纳米材料工艺相结合，为基于MEMS的MOSs气体传感器提供了可行的晶圆级解决方案，利用MOSs的多种纳米结构和新兴的机器学习算法，已成功实现了乙醇、氢气、硫化氢、甲苯、甲醛、氟利昂等多种气体检测。
文章介绍
A review of MEMS-based metal oxide semiconductors gas sensor in Mainland China
Gaoqiang Niu（牛高强）, Fei Wang（汪飞）
通讯作者：
- 汪飞，南方科技大学深港微电子学院
在过去的几十年里，基于MEMS工艺的MOSs气体传感器在中国大陆取得了长足的进步。多种低功耗的微型加热板的生产工艺得以开发。金属氧化物传感材料通过“自上而下”和“自下而上”的综合策略在MEMS微加板上实现了原位生长和图案化。微热板的MEMS 制造技术以及MOS 的晶圆级沉积和图案化方法的发展，推动了 MEMS 气体传感器在相关领域的应用。基于MOSs的纳米结构的MEMS气体传感器，实现了多种气体的ppb级检测。基于脉冲加热、机器学习和神经网络算法，多气体传感和气体跟踪已经在一些应用中实现。随着人工智能技术以及基于MEMS的MOSs气体传感器的快速发展，在现实环境中实现多气体传感的定性识别和定量分析是可预见的。
图1 基于MEMS 的MOSs气体传感器的最新应用
研究背景：
随着过去几十年微纳加工技术的飞速发展，基于微机电系统（MEMS）的金属氧化物半导体（MOSs）气体传感器的尺寸显著减小且功耗进一步降低。然而，由于MOSs制备工艺与微热板制备工艺之间所存在的兼容性问题，难以实现MOSs气体传感器的晶圆级制备。现有工艺生产设备复杂且成本高。随着技术的发展，结合 MOSs的原位生长技术（称为“自下而上”策略）和通用MEMS蚀刻技术（称为“自上而下”策略），为MEMS气体传感器提供了一种晶圆级MOSs图案化的解决方案。同时，中国大陆地区有越来越多的研究小组和相关公司致力于MEMS气体传感器的研究和发展。本文通过对中国大陆地区的MEMS气体传感器的总结和介绍，可以为该领域的研究人员提供一些启发性的信息。
作者介绍
汪飞 副教授
南方科技大学
- 汪飞课题组以微纳能量收集技术以及微纳传感器为研究重点，累计发表学术论文200余篇。课题组研究工作长期获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学杰出青年基金等各项经费支持。2008年获得深圳市“青年科技奖”。2020年，作为大陆地区唯一受邀学者在加拿大举办的IEEE MEMS 2020大会作特邀报告。
期刊介绍
- 2021年影响因子：2.282 Citescore：4
Journal of Micromechanics and Microengineering（JMM）是该领域的领军期刊，涵盖了微型机电结构、设备和系统，以及微观力学与微机电的各个方面。JMM专注于制造和集成技术方面的原创性研究，推广新的制造技术及设备。该期刊的研究范围包括微型工程和纳米工程学，涉及物理、化学、电子和生物等领域，也发表关于硅和非硅材料的制造和集成方面的最新研究。