[發明專利]壓電薄膜式溫度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110255505.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113049128B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 阮勇;尤政;賀如松
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;H03H9/17
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 方曉燕

1.一種壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，包括：

襯底(10)；

布拉格反射層(20)，設置于所述襯底(10)；所述布拉格反射層(20)包括多個反射組(21)，每個反射組(21)包括兩個阻抗層，一個高聲阻抗層(22)和一個低聲阻抗層(23)，所述低聲阻抗層(23)和所述高聲阻抗層(22)的熱膨脹系數相近，所述高聲阻抗層(22)介質密度和楊氏模量較大，所述低聲阻抗層(23)介質密度和楊氏模量較小；

第一電極(30)，設置于所述布拉格反射層(20)遠離所述襯底(10)的部分表面；

壓電薄膜層(40)，設置于所述第一電極(30)和所述布拉格反射層(20)遠離所述襯底(10)的表面，所述壓電薄膜層(40)為單晶材料層；

第二電極(50)，進行了圖形化處理，設置于所述壓電薄膜層(40)遠離所述第一電極(30)的表面，以形成共面波導；

其中，所述襯底(10)、所述低聲阻抗層(23)、所述高聲阻抗層(22)、所述第一電極(30)和所述第二電極(50)均采用耐高溫材料，所述壓電薄膜層(40)采用單晶結構的AlN材料；所述第二電極(50)的表面沉積有一層鈍化層，所述鈍化層為氧化鋁陶瓷。

2.根據權利要求1所述的壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，相鄰的兩個所述反射組(21)之間的所述阻抗層的類型不同。

3.根據權利要求2所述的壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，所述布拉格反射層(20)包括：四至六個所述反射組(21)。

4.根據權利要求3所述的壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，所述布拉格反射層(20)包括：

四個反射組(21)，與所述襯底(10)接觸的阻抗層為所述高聲阻抗層(22)，與所述第一電極(30)接觸的阻抗層為所述低聲阻抗層(23)。

5.根據權利要求4所述的壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，所述襯底(10)的材料為SiC，所述高聲阻抗層(22)的材料為AlN，所述低聲阻抗層(23)的材料為SiO₂，所述壓電薄膜層(40)的材料為c軸晶向的單晶AlN，所述第一電極(30)和所述第二電極(50)的材料為金屬Mo。

6.根據權利要求5所述的壓電薄膜式溫度傳感器，其特征在于，所述襯底(10)的厚度為350μm±10μm，所述高聲阻抗層(22)的厚度為1.09μm±0.005μm，所述低聲阻抗層(23)的厚度為0.56μm±0.002μm，所述壓電薄膜層(40)的厚度為2μm±0.01μm，所述第一電極(30)和所述第二電極(50)的厚度均為0.1μm±0.005μm。

7.一種壓電薄膜式溫度傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

提供襯底(10)；

在所述襯底(10)的表面沉積布拉格反射層(20)，所述布拉格反射層(20)包括多個反射組(21)，每個反射組(21)包括兩個阻抗層，一個高聲阻抗層(22)和一個低聲阻抗層(23)，所述低聲阻抗層(23)和所述高聲阻抗層(22)的熱膨脹系數相近，所述高聲阻抗層(22)介質密度和楊氏模量較大，所述低聲阻抗層(23)介質密度和楊氏模量較小；

在所述布拉格反射層(20)遠離所述襯底(10)的部分表面沉積第一電極(30)；

在所述第一電極(30)和所述布拉格反射層(20)遠離所述襯底(10)的表面沉積壓電薄膜層(40)；

在所述壓電薄膜層(40)遠離所述第一電極(30)的表面沉積第二電極(50)，對所述第二電極(50)進行圖形化處理，以形成共面波導；其中，所述襯底(10)、所述低聲阻抗層(23)、所述高聲阻抗層(22)、所述第一電極(30)、所述壓電薄膜層(40)和所述第二電極(50)均采用耐高溫材料；

在所述第二電極(50)的表面沉積一層鈍化層，所述鈍化層為氧化鋁陶瓷。