[发明专利]高原制氧机专用小尺寸氧分压型氧传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高原制氧机专用小尺寸氧分压型氧传感器，其特征在于，结构自上而下依次为：

顶层多孔Pt电极(1)、上层钇稳定氧化锆固体电解质(2)、第二层多孔Pt电极(3)、回字形致密Pt电极层(4)、第三层多孔Pt电极(5)、下层钇稳定氧化锆固体电解质(6)、底层多孔Pt电极(7)、绝缘层(8)和加热电极(9)，其中：

回字形致密Pt电极层(4)中间的空腔(11)与第二层多孔Pt电极层(3)、第三层多孔Pt电极层(5)共同形成密封的传感室；

顶层多孔Pt电极(1)、回字形致密Pt电极层(4)和底层多孔Pt电极(7)上各连接有一根导电丝，并且通过此三根导电丝实现电连接通路；

加热电极(9)上连接有两根导电丝，加热电极(9)和绝缘层(8)均呈S形并且二者的大小完全一致。

2.一种权利要求1所述的高原制氧机专用小尺寸氧分压型氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：采用超声清洗的方式清洗硅基底；

Step2：将硅基底固定在多靶磁控溅射的衬底盘上，设置溅射室环境参数；

Step3：在第一块硅基底上依次溅射顶层多孔Pt电极(1)、上层钇稳定氧化锆固体电解质(2)、第二层多孔Pt电极(3)和回字形致密Pt电极层(4)，溅射完毕后去掉第一块硅基底，得到上半部分芯体；

Step4：在第二块硅基底上依次溅射第三层多孔Pt电极(5)、下层钇稳定氧化锆固体电解质(6)、底层多孔Pt电极(7)、绝缘层(8)和加热电极(9)，溅射完毕后去掉第二块硅基底，得到下半部分芯体；

Step5：在顶层多孔Pt电极(1)、回字形致密Pt电极层(4)和底层多孔Pt电极(7)上各连接一根导电丝，在加热电极(9)上连接两根导电丝，将上半部分芯体与下半部分芯体叠加到一起，整体进行叠压，得到初产品；

Step6：对叠压后得到的初产品进行热退火处理。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step2中，设置溅射室环境参数具体如下：

真空抽至4×10^-5Pa～6×10^-3Pa，通入O₂与Ar的混合气体，O₂与Ar的体积比例为1：1～20，气体流速16sccm～75sccm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3和Step4中，溅射顶层多孔Pt电极(1)、第二层多孔Pt电极(3)、第三层多孔Pt电极(5)和底层多孔Pt电极(7)的工艺参数具体如下：

以购买得到的电极用商业Pt靶材作为目标靶材，设置溅射室的压力为20～80Pa、薄膜沉积速度为6～15nm/min、薄膜沉积厚度为0.2～3μm，采用直流溅射的方式进行溅射沉积。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3和Step4中，溅射上层钇稳定氧化锆固体电解质(2)和下层钇稳定氧化锆固体电解质(6)的工艺参数具体如下：

将掺杂有质量比例为3％～8％的Y₂O₃的钇稳定氧化锆制备成溅射用靶材，设置靶基距为90mm、溅射室压力为0.1～0.75Pa、薄膜沉积速度为2～5nm/min、薄膜沉积厚度为0.3～12μm，采用射频溅射的方式进行溅射沉积。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3中，溅射回字形致密Pt电极层(4)的工艺参数具体如下：

以购买得到的电极用商业Pt靶材作为目标靶材，首先利用掩模板对第二层多孔Pt电极(3)进行溅射遮挡，然后设置沉积功率为400W、溅射室压力为0.1～0.75Pa、薄膜沉积速度为2～5nm/min、薄膜沉积厚度为0.3～5μm，采用直流溅射的方式进行溅射沉积，溅射完毕撤掉掩模板。