【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，具体涉及一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构及沉积方法。
技术介绍
1、薄膜力传感器是一种将力学量转换为电信号的装置，现有的薄膜力传感器的膜系结构包括芯体、衬底、间隔层、半导体层和绝缘保护层。芯体的材质一般采用不锈钢，衬底材质采用ti，间隔层材质为sio2，半导体膜层的材质为碳化硅。薄膜力传感器因其高精度、良好的蠕变性、强抗干扰能力等性能，在航空航天、机械制造、土木采矿等相关领域得到了广泛的应用。
2、但是，现有的膜系结构在超低温(低于-50℃)下的表现极不稳定，难以应用在需要长时间承受超低温环境的力传感器上，在超低温环境(低于-50℃)下现有传感器的零点输出不稳定易发生零位漂移现象，传感器芯体输出线性度不佳，目前还没有成熟可行的耐受超低温环境的膜系设计方案。而且，现有传感器间隔层sio2与衬底层及绝缘层之间的粘合度不足，无法保证膜系结构的稳定性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构及沉积方法，能够在-180℃乃至更低的温度下具有优良的性能表现和长时间的稳定性。
2、本专利技术是通过下述技术方案实现的：
3、一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，包括：依次叠设的基底、衬底层、间隔层ⅰ、聚四氟乙烯层、间隔层ⅱ、半导体层和绝缘保护层；
4、间隔层ⅰ和间隔层ⅱ均为硫化锌膜层。
5、进一步的，间隔层ⅰ和间隔层ⅱ的厚度均分别为15nm±0.5
6、进一步的，聚四氟乙烯层的厚度不大于60nm。
7、进一步的，半导体层的材料为氮化镓，半导体层的厚度不大于50nm。
8、进一步的，绝缘保护层的材料为二氧化硅。
9、进一步的，基底的材料为钛合金，衬底层的材料为锗。
10、进一步的，钛合金的厚度为100μm～200μm，锗的厚度为20nm±2nm。
11、进一步的，所述钛合金为tc4。
12、一种适用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构沉积方法，方法为：
13、步骤一、使用等离子体辅助电子束蒸发沉积的方法在钛合金的基底表面上沉积衬底层锗；
14、步骤二、使用pecvd技术在锗表面沉积间隔层ⅰ硫化锌；
15、步骤三、使用低功率电子束蒸发沉积的方法沉积在间隔层ⅰ上沉积聚四氟乙烯层；
16、步骤四、使用pecvd技术在聚四氟乙烯层表面沉积间隔层ⅱ硫化锌；
17、步骤五、使用ecr等离子体增强有机金属化学气相外延技术(ecr-mopecvd)在间隔层ⅱ表面沉积半导体层氮化镓；
18、步骤六、使用pecvd技术在半导体层上沉积绝缘保护层二氧化硅。
19、有益效果：
20、(1)本专利技术提供的一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构设置有聚四氟乙烯层，聚四氟乙烯[(c2f4)n]具有耐寒性优良，不会因温度变化导致性能下降的特点，且用于隔热和绝缘时效果明显。将聚四氟乙烯用在超低温环境力传感器上，可保证传感器在-180℃～-260℃超低温环境下长期使用，同时抗酸抗碱，具有极高的低温抗性和工作可靠性。此外，本专利技术中还采用硫化锌膜层作为间隔层，即采用硫化锌实现层与层之间的结合，硫化锌与各功能性膜层材料间结合良好，结构稳定环境耐受性强，对膜系结构的稳定性能够起到很好的提升作用，将聚四氟乙烯层紧密设置在膜系结构中，进一步保证膜系结构超低温工作下的耐受性。
21、(2)本专利技术间隔层ⅰ和间隔层ⅱ的厚度均分别为15nm±0.5nm，在提高层与层之间结合力的同时，有效减小了膜层厚度。
22、(3)本专利技术半导体层的材料为氮化镓，氮化镓材料相比其它现有膜系方案选择的半导体膜层，氮化镓(gan)膜层具有宽带隙、强原子键、高热导率、化学稳定性好的优势，几乎不会被任何酸性物质腐蚀，同时具备宇航产品亟需的强抗辐照能力，能够大幅提升薄膜膜系综合性能表现。
23、(4)本专利技术基底的材料为钛合金，衬底层的材料为锗，钛合金与锗之间容易粘附，结合紧密，对膜系结构的稳定性能够起到很好的提升作用。
24、(5)本专利技术的钛合金为tc4，具备更高强度及更轻的质量，在-180℃的低温环境下仍能保证力学性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，包括：依次叠设的基底、衬底层、间隔层Ⅰ、聚四氟乙烯层、间隔层Ⅱ、半导体层和绝缘保护层；
2.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，间隔层Ⅰ和间隔层Ⅱ的厚度均分别为15nm±0.5nm。
3.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，聚四氟乙烯层的厚度不大于60nm。
4.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，半导体层的材料为氮化镓，半导体层的厚度不大于50nm。
5.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，绝缘保护层的材料为二氧化硅。
6.如权利要求1-5任意一项所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，基底的材料为钛合金，衬底层的材料为锗。
7.如权利要求6所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，钛合金的厚度为100μm～200μm，锗的厚度为20nm±2nm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，包括：依次叠设的基底、衬底层、间隔层ⅰ、聚四氟乙烯层、间隔层ⅱ、半导体层和绝缘保护层；
2.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，间隔层ⅰ和间隔层ⅱ的厚度均分别为15nm±0.5nm。
3.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，聚四氟乙烯层的厚度不大于60nm。
4.如权利要求1所述一种用于超低温环境力传感器的溅射薄膜膜系结构，其特征在于，半导体层的材料为氮化镓，半导体层的厚度不大于50nm。
5.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝思齐，姜鑫，屈文轩，高波，王健英，鹿文龙，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：发明
国别省市：
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