[發明專利]金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器及測溫方法

在審

• 申請號: 202310142659.X
• 申請日: 2023-02-21
• 公開（公告）號: CN116026489A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 瓦西里·帕里諾維奇;許暢;楊兵;曾曉梅;張翔宇;姜楊慧;王晨陽;張俊;黃家輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01K11/22
• 分類號: G01K11/22
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊震

1.一種金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器，其特征在于，該溫度傳感器主體為氮化物的壓電涂層，通過所激發的超聲波參數的變化實時表征溫度的變化，以在線反饋出待測溫度。

2.根據如權利要求1所述金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器，其特征在于，所述壓電涂層為金屬氮化物。

3.一種測溫方法，其特征在于，采用如權利要求所述金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器來實施。

4.根據如權利要求3所述測溫方法，其特征在于，所述實施的過程包括以下步驟：

(1)提供覆于待測物體上的所述金屬氮化物壓電涂層，所述壓電涂層的表面覆有電極層，以形成金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器；

(2)使所述待測物與所述金屬氮化物薄膜超聲波溫度傳感器進行退火；

(3)測量超聲波參數的變化；

(4)根據超聲波參數的變化，反映溫度的變化，以實現溫度實時測量。

5.根據如權利要求4所述測溫方法，其特征在于，所述金屬氮化物的壓電涂層、電極層的制備方式為射頻磁控濺射。

6.根據如權利要求5所述測溫方法，其特征在于，所述金屬氮化物為AlN和/或AlScN，厚為12-20微米。

7.根據如權利要求5所述測溫方法，其特征在于，所述AlN壓電涂層沉積參數如下：采用Al靶，射頻磁控濺射的功率為600-1000W，沉積氣壓為0.5-4Pa，Ar/O₂為1/3-4/1，腔內溫度為80-250℃，沉積時間為2h-10h，靶材與基底間距為2cm-7cm。

8.根據如權利要求5所述測溫方法，其特征在于，所述AlScN壓電涂層沉積參數如下：采用用Al：Sc＝1:9～5:5的混合靶材，射頻磁控濺射的功率為600-1000W，沉積氣壓為0.5-4Pa，Ar/O₂為1/2-4/1，腔內溫度為80-250℃，沉積時間為2h-10h，靶材與基底間距為2cm-7cm。

9.根據如權利要求5所述測溫方法，其特征在于，電極層為Ag或Cr，厚15-25微米，沉積參數如下：采用高純Ag靶或Cr靶，射頻磁控濺射功率為500-1000W，沉積氣壓為0.5-3Pa，純氬氣，腔內溫度為80-250℃，沉積時間為2h-10h，靶材與基底間距為2cm-7cm。

10.根據如權利要求4所述測溫方法，其特征在于，所述退火爐溫度的上升速率為2℃/min-5℃/min，最高溫度為400-1000℃。