HZO压电膜质量传感器

pg级质量检测

10 nm超薄HZO压电薄膜与中央硅加载平台结合，实现重复、位置无关的pg级质量传感。

Li, Zhicong · Lyu, Haoqi · Jiahui, Xie · Yang, Wuhao · Liu, Zhuohui · Zhenxiang, Qi · 王坤峰 · 葛琛 · 邹旭东

Nanomaterials 2026

参数信息

第一阶谐振频率

1.303 MHz

品质因子

342

残余应力

1.319 GPa

质量灵敏度（有限元）

150.7 Hz/pg

质量灵敏度（解析模型）

166.8 Hz/pg

压电薄膜厚度

10 nm

技术优势

加载位置不影响响应

中央硅加载平台提供空间均匀的传感区域，第一阶模态位移均匀，使频率响应不依赖于质量加载位置。

灵敏度达150.7 Hz/pg

有限元仿真校准实验参数后，在0–1 ng范围内质量灵敏度为150.7 Hz/pg，线性响应良好。

超薄压电膜可批量集成

采用10 nm厚HZO压电薄膜，通过SOI微加工与湿法转移制备，与标准半导体工艺兼容，有利于规模化制造。

应用场景

• MEMS谐振传感器：用超薄HZO压电膜和硅平台实现均匀区域，减少位置依赖。
• 生化质量检测：提供pg级灵敏度，适合无标记检测微量生物分子。
• 精密质量测量：在0–1 ng范围线性响应，可定量测量微小质量。