前言

在过去的几十年里，射频识别(RFID)已经在不同的领域得到了应用，如库存跟踪和管理、零售水平管理、访问控制、动物跟踪、安全和电子收费。在物联网时代，基于射频识别技术的温度传感器将扩大其在冷藏和运输冷链物流(如食品和药品)中的应用。类似地，它们可以用于控制许多医学诊断测试和程序(例如血浆、生物试剂的供应)。基于声表面波（SAW）的射频识别技术是该领域最有前途的技术之一，无源无线传感器技术，相对于与射频识别集成的普通传感器。在这方面，声表面波传感器的研究继续取得进展，证明了无标记生物传感器、环境颗粒监测传感器、质量控制传感器和声表面波光探测器的可能性。此外，基于声表面波的器件本质上具有温度传感能力，因为声表面波的传播速度受温度影响。通常，这些器件是在厚压电材料或沉积在硅上的薄压电薄膜上制造的。最近，溅射沉积的改进使得声表面波器件在廉价的软聚合物基底上得以发展。开发适合的、便宜的和可回收的设备是将该技术推向大规模监控应用的一个基本步骤。为了开发这种声表面波射频识别传感器，必须实现高频工作装置的设计，允许容易的天线集成和小型化。

研究内容

意大利的研究人员展示了第一个工作在千兆赫范围内的聚合物基声表面波温度传感器的研制。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/氮化铝镓基SAW器件的制造是通过双层剥离光刻技术进行的，该技术针对聚合PEN衬底上的铝IDTs进行了优化，能够保持溅射氮化铝的低表面粗糙度，当采用干法或湿法铝蚀刻工艺时，该表面粗糙度会受到不可修复的损坏。剥离过程导致表面保护，提高了SAWs在更高频率下的传播。铝作为叉指换能器的金属增加了表面声能限制，在1.325千兆赫下获得高达20 dB的传输信号幅度，叉指换能器的尺寸和分辨率在微米范围内。所开发的装置被用于制造第一个整合的聚合物温度传感器，该传感器与瑞利、洛夫和兰姆多模声表面波一起工作，并分别显示出149、109、53 ppm/℃的频率温度系数(TCF)。

实验方法

声表面波延迟线传感器是通过在压电薄膜上制作两个金属叉指换能器(IDT)获得的，其目的是声表面波的传输(输入IDT)和检测(输出IDT)。由于施加交流信号而产生的随时间变化的压电变形导致行波的产生。事实上，众所周知，在柔软的聚合物基底上进行剥离工艺的光致抗蚀剂处理存在许多挑战，这主要是由于抗蚀剂粘附性差和随之而来的不均匀旋涂，以及烘烤温度难以控制。双层剥离工艺从旋涂非光敏材料开始，然后是第二层AZ1512光刻胶。通常，这种双层抗蚀剂由无金属离子(MIF)或基于钠的缓冲显影剂剥离，蚀刻铝和氮化铝。为了形成100纳米厚的铝层，使用了不腐蚀铝基材料的去除剂1165。声表面波延迟线器件是在两种不同的衬底上制造的:刚性硅和柔性PEN，分别用来比较R-SAWs和l-SAWs的波传播。

带有声孔细节的制造器件的光学显微照片。

利用双层技术的金属剥离工艺序列。

A中显示了分别在刚性硅衬底和PEN衬底上制作的器件的传递函数幅度，图b中的插图显示了兰姆波共振的放大图。

用于温度稳定性表征的实验装置，插图显示了光学显微镜的俯视图。

结论

这项工作提出了第一个基于聚合物的千兆赫声表面波温度传感器装置，利用优化的双层铝剥离工艺制造。工作频率的增加是开发合适的聚合物射频识别声表面波传感器的重要一步，使天线易于集成和小型化。

https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112268。