[发明专利]一种二氧化钒薄膜真空计及其制备方法

摘要

本发明公开了一种二氧化钒薄膜真空计，该真空计的核心是二氧化钒薄膜，二氧化钒薄膜可以通过管式炉在SiO₂/Si、Si₃N₄/Si、石英、蓝宝石等衬底上生长得到。将生长好的二氧化钒薄膜贴合电极金属模板放入到电子束蒸发镀膜机沉积铬层，而后利用刻蚀金属模板，在感应耦合等离子体刻蚀系统中刻蚀没有被模板保护的二氧化钒薄膜；再放入电子束蒸发镀膜机，用刻蚀好的二氧化钒薄膜贴合电极金属模板进行沉积金层；最后，用快速热退火技术消除二氧化钒薄膜表面残余应力和组织缺陷，从而得到二氧化钒薄膜器件。将二氧化钒薄膜器件与微控制器、光源控制电路、电压源、电流采集电路和显示电路连接到一起，构成一个完整的真空计。由于二氧化钒薄膜材料对于温度和红外光照都极其敏感，这种真空计具有测量范围较宽，易于使用、成本低和体积小的特点。

主权项

1.一种二氧化钒薄膜真空计的制备方法，其特征在于，该薄膜真空计以二氧化钒薄膜器件为核心，二氧化钒薄膜是通过管式炉生长得到，该薄膜真空计还包括微控制器、光源控制电路、电压源、电流采集电路和显示电路，所述二氧化钒薄膜器件与电流采集电路和电压源串联，电流采集电路和电压源再与微控制器连接，所述微控制器输出显示电路，所述光源控制电路控制光源并接地；真空计工作时采用通电流和光照的方法加热二氧化钒薄膜，利用光照前后流过二氧化钒薄膜器件的电流差来计算真空度；制备方法的具体步骤如下：（1）选取实验基片，通过管式炉真空制备厚度为200～1500nm的二氧化钒薄膜，然后对二氧化钒薄膜进行清洗；（2）利用电子束蒸发镀膜步骤，使用具有电极图案的金属模板作掩模，在步骤（1）中获得的清洗好的二氧化钒薄膜的实验基片贴合在一起放入电子束蒸发系统的样品台上；设置样品台转速每分钟10～20转，当反应室内的气压抽至8.0×10‑4 Pa以下，打开电子枪开关预热好需要沉积的铬金属后，打开挡板沉积一层厚度为10～30nm的铬层，完成后等待沉积金属冷却再打开腔室，取出已经沉积铬层的二氧化钒薄膜；（3）采用感应耦合等离子体刻蚀步骤，在步骤（2）后，用刻蚀金属模板做掩模，用金属模板贴合实验基片放入到刻蚀台上，等待反应室气压抽至8.0×10‑4 Pa以下开始实验，通入O2和SF6的混合气体，刻蚀100～220秒，刻蚀后将在二氧化钒薄膜表面形成所需要的条状二氧化钒薄膜图案；（4）采用电子束蒸发镀膜步骤，对步骤（3）中获得二氧化钒薄膜图形进行最后的沉积金层，按照步骤（2），但沉积金层的厚度在200～300nm；（5）采用快速热退火处理步骤，消除步骤（4）中沉积金属后二氧化钒薄膜表面残余应力和组织缺陷，将二氧化钒薄膜基片放入到退火腔室里，抽真空至10‑2Pa，充入氮气，退火温度250～350℃，退火时间50～150秒；（6）将在步骤（5）中制备好的二氧化钒薄膜器件构建真空计，通过不同真空度性能要求可以选取二氧化钒薄膜器件大小进行切割，选取不同尺寸的二氧化钒薄膜器件；将二氧化钒薄膜器件与微控制器、光源控制电路、电压源、电流采集电路和显示电路连接到一起，构成一个完整的真空计；通过软件记录不同环境温度下的二氧化钒薄膜电阻数据，对不同工作环境温度下的真空度数据进行校准。