山东大学陶继方教授团队在MEMS流量传感器跨气体应用方面取得重要进展

　　近日，山东那大学信息科学与工程学院陶继方教授团队提出基于 “理论推导 -实验修正”的气体系数测定方法，为MEMS流量传感器在半导体等多气体场景的规模化应用提供关键支撑。相关成果以“Hybrid Modeling and Experimental Validation for Gas Factor Determination in a MEMS Thermal Flow Meter”为题，发表于工业电子领域顶级期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics(中科院一区TOP)。论文第一作者为山东大学2022级博士生田伟，通讯作者为陶继方教授，通讯单位为山东大学，这是山东大学信息科学与工程学院首次在该期刊上发文。青岛芯笙微纳电子科技有限公司为本工作提供了关键实验验证设备与场地支持。
 

　　MEMS热式流量传感器依托其独特的“微型化结构 + 极低热容”特性，具备灵敏度高、响应速度快和制造成本低等优势，已在生物医疗、环境监测等领域实现显著经济价值。但在电子特气密集使用的半导体制造等场景，其规模化部署受限于跨气体测量精度不足——行业“单一气体标定 + 气体系数切换”的生产和应用模式下，MEMS流量传感器气体系数相关研究匮乏，使其无法适配多元特气的精准测控需求。
 

　　针对该现状，团队开发了一款多孔硅隔热支撑结构的高可靠MEMS热式流量传感器，并创新提出气体系数的“理论-实验”两步计算方法：通过构建解析传感器的二维传热模型，推导出输出信号与气体热物性参数的关联式，辅以实验数据进行式中特征指数修正，形成通用气体系数计算式。该式仅需调用气体热物性参数即可快速求解，验证显示不同情况下特气转换误差可控制在0.5~6.4%FS以内。相较于传统实验法，该方法无需依赖大量实气测试，能够显著提升生产效率与安全性，兼具重要工程应用价值与学术参考意义。
 

　　陶继方教授，国家级人才，曾获泰山青年学者，齐鲁青年学者，长期深耕工业级MEMS智能传感器、集成硅光传感器等研究领域，发表高水平SCI论文80余篇，申请发明专利40余项。相关研究工作获得科技部、工信部、GF等国家级项目支持。
 

　　合作单位青岛芯笙微纳电子科技有限公司，依托山东大学科研底蕴孵化创立，在MEMS流量传感器领域最早实现“芯片设计-组件开发-仪表集成”全产业链自主可控的高科技企业，并在国内首次将MEMS流量芯片技术应用于半导体制造，其创新成果可为国产半导体装备自主可控提供关键技术保障。