【技术实现步骤摘要】
一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器
本技术属于高温压力测试
,具体涉及一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器。
技术介绍
大多数压力测试都是在室温下进行,但是随着科学技术的发展,在高温恶劣的环境中测量压力变得越来越重要。压力参数的原位测试在食品、汽车发动机、石油勘探、化工和核电机组等领域中有着广泛的需求。基于微系统(MEMS)技术的硅基压阻式压力传感器性能优异、体积小且工艺成熟,采用P-N结隔离压敏电阻与衬底,在室温压力测试设备中有着广泛的应用。然而由于硅材料的半导体特性限制(工作温度超过125℃时P-N结会产生漏电流),使得压力传感器工作性能降低甚至失效。此外,在高温环境中硅材料的塑性形变也会导致传感器不能满足上述应用领域中对高温环境下压力测试的要求。石墨烯是由排列成蜂窝晶格的单层碳原子组成的二维(2D)碳同素异形体。压力传感器是近年来最流行的微系统研究方向之一,是电子产品的关键组件。石墨烯作为一种先进的纳米材料,具有卓越的特性包括超高灵敏度、高电导率、出色的机械性能、柔韧性和高热导率,石墨烯是用于压力和应变测试应用最好的纳米材料之一。因此,进一步研究和开发基于石墨烯的应变和压力传感器至关重要。
技术实现思路
针对上述压力传感器在高温时工作性能降低甚至失效的技术问题,本技术提供了一种响应速度快、高温耐受性强、气密性好、可靠性高的基于膜结构的石墨烯高温压力传感器。为了解决上述技术问题,本技术采用的技术方案为:一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器,包括封装外壳、上端盖、陶瓷 ...
【技术保护点】
1.一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器,其特征在于:包括封装外壳(1)、上端盖(2)、陶瓷基座(3)、检测基片(4)和互连组件(5),所述封装外壳(1)的顶部设置有上端盖(2),所述封装外壳(1)的内部设置有陶瓷基座(3),所述陶瓷基座(3)中部开设有方形安装槽,所述检测基片(4)设置在陶瓷基座(3)的方形安装槽内,所述互连组件(5)的一端与检测基片(4)连接,所述互连组件(5)的另一端与外部设备进行连接,从而将压力信号传递出来;所述检测基片(4)包括纳米薄膜(41)、金属电极(42)、硅膜片(43)、下层氮化硅阻挡层(44)和上层氮化硅阻挡层(45),所述纳米薄膜(41)布置在硅膜片(43)中心处的上表面,所述硅膜片(43)设置在陶瓷基座(3)的方形安装槽内,所述金属电极(42)接设于纳米薄膜(41)上,通过纳米薄膜(41)感受外部压力变化,所述下层氮化硅阻挡层(44)设置在下层氮化硅阻挡层(44)与硅膜片(43)之间,所述上层氮化硅阻挡层(45)设置在纳米薄膜(41)和金属电极(42)的上表面。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器,其特征在于:包括封装外壳(1)、上端盖(2)、陶瓷基座(3)、检测基片(4)和互连组件(5),所述封装外壳(1)的顶部设置有上端盖(2),所述封装外壳(1)的内部设置有陶瓷基座(3),所述陶瓷基座(3)中部开设有方形安装槽,所述检测基片(4)设置在陶瓷基座(3)的方形安装槽内,所述互连组件(5)的一端与检测基片(4)连接,所述互连组件(5)的另一端与外部设备进行连接,从而将压力信号传递出来;所述检测基片(4)包括纳米薄膜(41)、金属电极(42)、硅膜片(43)、下层氮化硅阻挡层(44)和上层氮化硅阻挡层(45),所述纳米薄膜(41)布置在硅膜片(43)中心处的上表面,所述硅膜片(43)设置在陶瓷基座(3)的方形安装槽内,所述金属电极(42)接设于纳米薄膜(41)上,通过纳米薄膜(41)感受外部压力变化,所述下层氮化硅阻挡层(44)设置在下层氮化硅阻挡层(44)与硅膜片(43)之间,所述上层氮化硅阻挡层(45)设置在纳米薄膜(41)和金属电极(42)的上表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器,其特征在于:所述互连组件(5)包括互连引线(51)、互连焊盘(52)、引线柱(53)和外部互连电极,所述互连引线(51)、互连焊盘(52)、引线柱(53)和外部互连电极顺次连接,所述陶瓷基座(3)上开设有安装引线柱(53)的安装孔(31),所述引线柱(53)设置在安装孔(31)内,所述互连焊盘(52)设置在陶瓷基座(3)上,所述互连焊盘(52)与引线柱(53)一端连接,所述互连引线(51)一端通过互连凸点(55)与金属电极(42)连接,所述互连引线(51)另一端通过互连凸点(55)与互连焊盘(52)连接;所述封装外壳(1)底部设置有容纳外部互连电极的开口,所述外部互连电极设置在陶瓷基座(3)底部,所述外部互连电极与引线柱(53)另一端连接,所述外部互连电极连接有外部检测电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于膜结构的石墨烯高温压力传感器,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:王俊强,黄佳维,毛喜玲,李孟委,
申请(专利权)人:中北大学南通智能光机电研究院,中北大学,
类型:新型
国别省市:江苏;32
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