[发明专利]一种柔性薄膜温度传感器、制备方法及物性检测方法

说明书

一种柔性薄膜温度传感器，由底部往上依次包括柔性基底层、绝缘层、功能层以及保护层，所述绝缘层与功能层间设置有过渡层，所述过渡层为Ta₂O₅层，所述Ta₂O₅层采用射频反应磁控溅射的方法沉积于绝缘层上。本发明还涉及该柔性薄膜传感器的制备方法和物性检测方法，本发明得到的柔性薄膜温度传感器能有效缓解薄膜伸缩开裂问题，且结构致密均匀，从而使得热接点的体积更小，热容量减小，提高灵敏度。制备过程中采用独特的物性检测方法，快速、便捷、准确地表征各层薄膜材料厚度、形貌及原子高温扩散浓度，进一步提高产品的次品检出率。

技术领域

本发明涉及温度传感器技术领域，具体涉及一种柔性薄膜温度传感器、制备方法及物性检测方法。

背景技术

柔性薄膜温度传感器广泛应用于医疗健康监测、运动、通信、航空航天、消防等领域，其根据将温度传感器与不同的柔性基底材料结合，制作成传感装置，能够非常方便的对复杂被测量物进行测量，具有附着力强、耐弯折、而且结构形式灵活多样的特点。

在不同基底上制备薄膜传感器需要构建不同的材料体系，在基底材料与薄膜热电偶材料之间需要沉积绝缘层以准确收集输出电信号，然而现有技术中存在的问题为高温下绝缘层薄膜容易伸缩开裂、严重的甚至产生脱落现象，严重影响薄膜传感器的使用寿命。

此外还存在的问题是，现有的柔性薄膜温度传感器的灵敏度有提升的空间。同时现有的柔性薄膜温度传感器是由多层膜组成的，各层薄膜的成分与形貌表征至关重要，对研究各层薄膜性能起着重要作用。众所周知，以金属为基底的多层薄膜大多采用切断横截面来表征各层材料物性参数，但这并不适用于柔性基底的多层薄膜表征，柔性基底一般比较薄，且易弯曲变形，切割截面后，无法直接研磨并测试，如何在柔性基底表征各层薄膜材料厚度、形貌及原子高温扩散浓度是难题。

因此本发明旨在开发一种柔性薄膜温度传感器及制备方法，以更好地满足实际需要。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种柔性薄膜温度传感器及制备方法，以解决传统柔性薄膜温度传感器灵敏度低、多层膜易开裂脱落且断面不易表征的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种柔性薄膜温度传感器，由底部往上依次包括柔性基底层、绝缘层、功能层以及保护层，所述绝缘层与功能层间设置有过渡层，所述过渡层为Ta₂O₅层，所述Ta₂O₅层采用射频反应磁控溅射的方法沉积于绝缘层上。

进一步地，所述过渡层的厚度为1～10um。

进一步地，所述保护层为Al₂O₃层，保护层的厚度为3～10um。

进一步地，所述功能层为ITO/In₂O₃层，功能层的厚度为1～3um。

进一步地，所述绝缘层为单晶硅层，绝缘层的厚度为10～20um。

一种柔性薄膜温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

1)准备柔性基底材料备用；

2)将所述绝缘层所需的材料作为靶材，通入纯度99.99％氧气及纯度为99.99％氩气的混合气体作为工作气体，采用磁控溅射的方式将绝缘层沉积于所述柔性基底材料上，磁控溅射功率为300～500w

3)绝缘层沉积完成后，向真空室通入纯度大于99.99％的氩气，调节两磁场电源电流和加于靶上的溅射电压，在绝缘层上依次沉积过渡层、功能层和保护层；

4)进行退火处理；

5)退火结束，在真空室内冷却后取出即可。