[發明專利]鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片的制備方法

有效

• 申請號: 201610910439.7
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106637110B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 周科朝;魏秋平;郭曜華;易忠;劉向鵬;馬莉;余志明
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/04;C23C14/18;C23C14/58;G01N27/04
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片的制備方法，包括以下步驟：(1)將基片、基片固定板、鋨膜線掩膜板和電極掩膜板分別依次在丙酮、酒精和去離子水中超聲振蕩清洗；(2)將經清洗后的基片固定在清洗后的基片固定板上，將經清洗后的鋨膜線掩膜板蓋在基片上，通過磁控濺射在基片上沉積鋨膜線；(3)取出鋨膜線掩膜板并將經清洗后的電極掩膜板蓋在沉積有鋨膜線的基片上，通過磁控濺射在鋨膜線的兩端沉積銅膜或金膜；(4)對沉積有鋨膜線并且沉積有銅膜或金膜的基片在真空條件下進行低溫熱處理，然后隨爐冷卻，即得芯片。該制備方法工藝簡單，通過該方法制備得到的芯片中鋨膜表面平整無微裂紋且厚度較大。

技術領域

本發明涉及原子氧密度傳感器技術領域，尤其涉及一種鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片的制備方法。

背景技術

在近地軌道空間環境原子氧探測技術中，鋨膜電阻型原子氧通量密度傳感器是綜合性能最佳的探測方案。該傳感器相較其他測試方法(如石英晶體微天平等)和其他測試介質(如銀和石墨)優勢明顯，具有反應速率較慢，反應速率呈線性、測量誤差小等優點，適合長期暴露在空間環境中進行探測。

目前，鋨膜電阻型原子氧通量密度傳感器中所用的鋨膜通常是采用電鍍或等離子體蒸鍍等方法制備。然而，采用電鍍、等離子體蒸鍍等方法制備出的鋨膜或容易開裂或厚度太小且表面不更平整，影響鋨膜電阻型原子氧密度傳感器的性能，并且工藝復雜、操作繁瑣，難以滿足原子氧探測的使用要求。因此，目前亟需一種表面光滑平整、無微裂紋且厚度較大的鋨膜線制備工藝，從而滿足我國航天空間原子氧環境探測的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片的制備方法，通過該制備方法制備得到的傳感器芯片中鋨膜表面平整、無微裂紋且厚度較大。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片的制備方法，包括以下步驟：

(1)將基片、基片固定板、鋨膜線掩膜板和電極掩膜板分別依次在丙酮、酒精和去離子水中超聲振蕩清洗；

(2)將經清洗后的基片固定在清洗后的基片固定板上，將經清洗后的鋨膜線掩膜板蓋在基片上，通過磁控濺射的方法在基片上沉積一層鋨膜線，所述磁控濺射的單位面積功率控制在3.54W/cm²-14.15W/cm²，濺射時間控制在2-6h；

(3)取出鋨膜線掩膜板并將經清洗后的電極掩膜板蓋在沉積有鋨膜線的基片上，通過磁控濺射的方法在鋨膜線的兩端沉積銅膜或金膜，所述磁控濺射的單位面積功率控制在3.54W/cm²-14.15W/cm²，濺射時間控制在2-6h；

(4)對沉積有鋨膜線并且沉積有銅膜或金膜的基片在真空條件下進行低溫熱處理，所述低溫熱處理的處理溫度控制在200-500℃，保溫時間控制在5-15h，然后隨爐冷卻，即得鋨膜電阻型原子氧密度傳感器芯片。

傳統的電鍍鋨膜技術中，電鍍液成分復雜，金屬鋨與一般玻璃、陶瓷、金屬的結合性能并不理想，對于制備一定厚度的金屬鋨膜，控制不當容易引發多種問題，如氫脆，不但會加快腐蝕，而且會導致鍍層與基體間的結合力降低，從而限制了采用電鍍方法制備鋨膜線的厚度，大大降低鋨膜的服役性能。現有采用電鍍方法得到的鋨膜線的實際厚度通常在3μm以下。此外，電鍍技術操作繁瑣，在電鍍過程中易形成大量廢水廢氣，處理不當會污染環境。