[发明专利]一种面向人体健康监测的柔性应变传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种面向人体健康监测的柔性应变传感器，其特征包括(从下到上)：(1)柔性衬底、(2)二硒化钯薄膜、(3)金属电极、(4)聚合物膜封装层。

2.根据权利要求1所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器，其特征是，所述柔性衬底包括聚酰亚胺(PI)；所述柔性衬底厚度为5-500微米。

3.根据权利要求1所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器，其特征是，所述二硒化钯薄膜层通过在所述柔性衬底上磁控溅射或者热蒸发蒸镀一层金属钯膜后，再经过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)硒化制得，所述二硒化钯薄膜的厚度为2-50纳米。

4.根据权利要求1所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器，其特征是，所述电极为金属电极、氧化铟锡(ITO)，电极间沟道长度为1-500微米，电极厚度为30-500纳米。

5.根据权利要求1所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器，其特征是，所述封装材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PI、派瑞林膜(Parylene-C)。

6.权利要求1-5任一项所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1：采用磁控溅射或热蒸发等真空镀膜技术在衬底上形成一层钯薄膜，钯薄膜再经等PECVD硒化后，制得二硒化钯薄膜层；

步骤2：采用光刻、金属掩膜形成两端电极结构，利用真空镀膜技术在二硒化钯薄膜层上镀金属电极或者ITO电极；

步骤3：旋涂一层PMMA、PI、Parylene-C膜在二硒化钯薄膜层上封装成面向人体健康监测的柔性应变传感器。

7.根据权利要求6所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，步骤1具体过程为：

步骤1-1磁控溅射法：将柔性衬底放置于磁控溅射腔体中，采用金属钯作为靶材，控制腔体的本底真空度低于8×10^-4Pa下，通入氩气，其流量为30-150sccm，射频功率为10-150瓦，溅射压强为1-10Pa下，溅射0.5～6分钟，制得溅射于衬底上的钯薄膜，厚度为2-15纳米；

热蒸发法：将柔性衬底放置于热蒸发腔体中，采用金属钯颗粒(纯度99.99％)作为蒸镀材料，控制腔体的本底真空度低于1×10^-4Pa下，控制热蒸发蒸镀速率0.3-2埃/秒，溅射1～10分钟，制得溅射于柔性衬底上的钯薄膜，厚度为2-15纳米。

步骤1-2等离子体增强化学气相沉积法：将步骤1-1制得的钯薄膜置于电感耦合产生等离子体装置的管式炉的石英管中，将石英管中的气压抽至真空度为1-5Pa，并在管式炉前端注入氩气，其流量控制为5～25sccm；在钯膜上游(距离钯膜10厘米)放入硒粉(纯度99.9％)，管式炉中央区域在20分钟内从室温升高至250℃，打开等离子体，射频源功率为200-400瓦，保持温度30-120分钟，再自然降温，制得二硒化钯薄膜。

8.根据权利要求6所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，步骤2具体过程为：

步骤2热蒸发镀金属电极：将步骤1制备二硒化钯薄膜至于热蒸发腔体中，控制本底真空低于1×10^-4Pa，先蒸镀铟/铋/铬厚度控制在5-20纳米，再蒸镀金/银厚度控制在30-500纳米，通过金属掩模或者光刻控制金属间沟道宽度为1-500微米，制得金属电极；

磁控溅射法镀ITO电极：将步骤1制备二硒化钯薄膜至于磁控溅射腔体中，采用ITO做为靶材，控制本底真空低于8×10^-4Pa，通入氩气，流量为50-150sccm，控制腔体内压强为1-10Pa，设置射频功率为100-200瓦，溅射时间为0.5-4小时，溅射制备ITO厚度为200-500纳米。

9.根据权利要求6所述的面向人体健康监测的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，步骤3具体过程为：

步骤3旋涂封装：将步骤2制备的器件放在旋涂机上，在二硒化钯薄膜上滴PMMA，打开旋转，转速为600-4000转/分钟，旋涂时间1分钟，旋涂完毕后放置在80摄氏度下的加热台烘干，时间1-10分钟；

旋涂PI：可参考上述步骤；

Parylene-C沉积：放置于parylene真空化学气相沉积系统，沉积5-50微米薄膜；

完成后即封装制备得稳定的面向人体健康监测的柔性应变传感器。