[發明專利]一種金剛石薄膜深海溫度傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710957111.5
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107702821A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 蓋志剛;郭風祥;張濤;張妹;邱慧敏;胡鼎;李恒;李正軍
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01K13/02
• 分類號: G01K13/02
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙)37247
• 代理人: 劉娜,李新欣

1.一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，包括一端密封的筒狀金屬耐壓外殼，所述金屬耐壓外殼內縱向設有片狀金剛石基底，所述金剛石基底一側設有溫度響應元件，所述溫度響應元件為雙螺旋線狀結構，所述溫度響應元件兩端設有與外部信號采集電路連接的引線，所述溫度響應元件和引線表面覆蓋有陶瓷或類金剛石絕緣層，所述陶瓷或類金剛石絕緣層與金屬耐壓外殼接觸；所述溫度響應元件為硼摻雜金剛石薄膜材料。

2.根據權利要求1所述的一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，所述金剛石基底的厚度為毫米級別。

3.根據權利要求1所述的一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，所述溫度響應元件薄膜中硼的摻雜濃度范圍為0～5at.％。

4.根據權利要求1所述的一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，所述金剛石基底材料為本征單晶金剛石、多晶微晶金剛石、超細納米晶本征金剛石、本征金剛石/碳化硅復合膜、摻雜金剛石/氮化鋁膜中的一種或者幾種的復合薄膜或者多層膜結構。

5.根據權利要求4所述的一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，所述金剛石基底為金剛石薄膜晶粒尺寸為100納米～100微米的多晶及2～5nm的超細納米晶金剛石薄膜。

6.根據權利要求1所述的一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，其特征在于，所述金剛石基底的兩側邊與金屬耐壓外殼的內壁固定連接。

7.一種如權利要求1所述的金剛石薄膜深海溫度傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用化學氣相沉積技術制備金剛石基底；

(2)利用化學氣相沉積技術制備硼摻雜金剛石溫度響應元件；

(3)利用磁控濺射技術依次制備引線、陶瓷或類金剛石絕緣層，通過陶瓷或類金剛石絕緣層將溫度響應元件和引線密封，僅預留引線與測量電路的焊接位置，使陶瓷或類金剛石絕緣層與金屬耐壓外殼接觸。

8.根據權利要求7所述的一種基于金剛石薄膜的全海深溫度傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體方法為在金剛石基底上依次沉積二氧化硅層和光刻膠；利用掩膜板進行紫外光刻，在光刻膠上刻蝕出所需圖形；移走掩膜板，利用氫氟酸對二氧化硅層進行刻蝕，并露出金剛石基底；利用氧氣等離子體清洗，結合雙氧水和硫酸清洗工藝去除光刻膠；利用化學氣相沉積技術，在金剛石基底具有二氧化硅層的一側進行溫度響應元件的沉積。