一种柔性热敏传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性热敏传感器及其制备方法，所述柔性热敏传感器包括柔性衬底、位于衬底上的二硒化钯(PdSe2)热敏薄膜、金属电极及聚合物封装钝化膜。所述制备方法具体步骤为：在柔性衬底上直接生长或者转移一层二硒化钯薄膜，二硒化钯通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)硒化制备而成，在二硒化钯上镀金属电极，使用聚合物膜封装。本发明专利技术的优点是低温兼容柔性基底，工艺简洁，易于集成，便于大规模生产高灵敏性的柔性热敏传感器。模生产高灵敏性的柔性热敏传感器。模生产高灵敏性的柔性热敏传感器。

A flexible thermal sensor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种柔性热敏传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于热敏温度传感器件领域，具体涉及一种柔性热敏器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化的器件，在日常生产、生活中广泛应用。通常测量温度有热电偶和热电阻两种方式，分别利用热电效应产生电势差，及材料电阻率变化转换为温度变化。热电偶广泛用来测量100
‑
1300℃范围内的温度。热电阻因低温范围(一般
‑
200℃，少数达
‑
272.15℃)，高温度分辨率等优点广泛应用于自动测量和远距离测量中。传统的热电阻材料包括铂、铜、镍等金属或金属合计材料，半导体BaTO3、氧化钒等材料。为了度量电阻对温度的敏感程度，引入电阻温度系数(TCR)，TCR的大小是衡量热敏器件重要参数。由于金属的TCR较低，因而常使用半导体材料(如氧化钒)作为热敏电阻器件的材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种柔性热敏器件及其制备方法，具有高的负TCR、稳定性好、工作范围广且制备工艺简单等优势。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]提供一种柔性热敏器件，包括(从下到上)：柔性衬底、二硒化钯薄膜热敏元、金属电极、聚合物封装钝化膜。
[0006]所述衬底为柔性衬底包括PI、PDMS、PU、PMMA等。
[0007]所述二硒化钯薄膜层通过在所述衬底上磁控溅射或者热蒸发蒸镀一层金属钯膜后，再经过等离子体增强化学气相沉积硒化制得；所述钯膜的基底包括柔性基底(PI)和硬质基底(SiO2/Si、Al2O3)；所述二硒化钯薄膜层的厚度为2
‑
50纳米。
[0008]所述柔性热敏器件的柔性衬底为PI、PDMS、PU、PET。
[0009]所述电极为金属电极，电极间沟道宽度为1
‑
500微米，电极厚度为30
‑
500纳米。
[0010]所述封装材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PI、派瑞林膜(Parylene
‑
C)。
[0011]所述的柔性热敏器件的制备方法，包括如下步骤：
[0012]步骤1：采用磁控溅射或热蒸发等真空镀膜技术在衬底上形成一层钯薄膜，钯薄膜再经等离子体增强化学气相沉积硒化后，制得二硒化钯薄膜层；
[0013]步骤2：采用光刻、金属掩膜形成两端电极结构，利用真空镀膜技术在二硒化钯薄膜层上镀金属电极；
[0014]步骤3：旋涂一层PMMA、PI、Parylene
‑
C膜在二硒化钯薄膜层上封装成柔性热敏器件。
[0015]所述的柔性热敏器件的制备方法，步骤1具体过程为：
[0016]步骤1
‑
1磁控溅射法：将衬底放置于磁控溅射腔体中，采用金属钯作为靶材，控制腔体的本底真空度低于1
×
10
‑3Pa下，通入氩气，其流量为40
‑
100sccm，于射频功率为10
‑
100
瓦，溅射压强为1
‑
10Pa下，溅射1～6分钟，制得溅射于衬底上的钯薄膜，厚度为2
‑
10纳米；
[0017]热蒸发法：将衬底放置于热蒸发腔体中，采用金属钯颗粒作为蒸镀材料，控制腔体的本底真空度低于1
×
10
‑4Pa下，控制热蒸发蒸镀速率0.3
‑
2埃/秒，溅射1～10分钟，制得溅射于衬底上的钯薄膜，厚度为2
‑
10纳米。
[0018]步骤1
‑
2等离子体增强化学气相沉积法：将步骤1
‑
1制得的钯薄膜置于电感耦合产生等离子体装置的管式炉的石英管中，将石英管中的气压抽至真空度为1
‑
5Pa，并在管式炉前端注入氩气，其流量控制为5～20sccm；在钯膜上游放入硒粉，管式炉中央区域在20分钟内从室温升高至250℃，打开等离子体，射频源功率为200
‑
400瓦，保持温度30
‑
60分钟，再自然降温，制得二硒化钯薄膜。
[0019]步骤1
‑
1或1
‑
2采用基底为硬质基底如SiO2/Si，则还包括步骤1
‑
3转移二硒化钯薄膜至柔性衬底上，步骤1
‑
3具体过程为：
[0020]步骤1
‑
3(1)：取生长在SiO2/Si衬底上的二硒化钯薄膜，将质量分数为5％的PMMA苯甲醚溶液旋涂在二硒化钯薄膜表面；
[0021]1‑
3(2)：将步骤1
‑
3(1)处理后的产品于60～100℃下烘烤5～15分钟；
[0022]1‑
3(3)：将步骤1
‑
3(2)烘烤后的产品置于质量分数为5
‑
25％的氢氟酸溶液中反应3～10分钟；至PMMA和二硒化钯薄膜剥离衬底，漂浮在溶液中；
[0023]1‑
3(4)：将步骤1
‑
3(3)漂浮的PMMA和二硒化钯薄膜捞起置于去离子水中反复清洗2
‑
4次；
[0024]1‑
3(5)：用柔性衬底将步骤1
‑
3(4)中PMMA和二硒化钯薄膜捞起，并在60～80℃烘烤5分钟；
[0025]1‑
3(6)：将步骤1
‑
3(5)制得的产品放入丙酮中清洗掉表面的PMMA，制得转移至柔性衬底上的二硒化钯薄膜。
[0026]步骤2具体过程为：
[0027]步骤2热蒸发镀膜：将步骤1制备二硒化钯薄膜至于热蒸发腔体中，控制本底真空低于1
×
10
‑4Pa，先蒸镀铟/铋/铬厚度控制在5
‑
20纳米，再蒸镀金/银厚度控制在30
‑
500纳米，通过金属掩模或者光刻控制金属间沟道宽度为1
‑
500微米，制得金属电极。
[0028]步骤3具体过程为：
[0029]步骤3旋涂封装：将步骤2制备的器件放在旋涂机上，在二硒化钯薄膜上滴PMMA，打开旋转，转速为600
‑
3500转/分钟；
[0030]旋涂PI：可参考上述步骤；
[0031]Parylene
‑
c沉积：放置于parylene真空化学气相沉积系统，沉积5
‑
50微米薄膜；
[0032]完成后即封装制备得稳定的柔性热敏器件。
[0033]本专利技术具有以下优势：
[0034]1)本专利技术选择具有优异的机械性能、光电性能、以及良好的稳定性的二维材料二硒化钯作为热敏元；其具有高的负TCR，因此作为柔性热敏具有高灵敏度、稳定性好及良好柔韧性。
[0035]2)本专利技术制备二硒化钯薄膜先采用磁控溅射或热蒸发真空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性热敏传感器，其特征包括(从下到上)：(1)柔性衬底、(2)二硒化钯热敏薄膜、(3)金属电极、(4)聚合物膜封装层。2.根据权利要求1所述的柔性热敏器件，其特征是，所述二硒化钯薄膜层通过在所述衬底上磁控溅射或者热蒸发蒸镀一层金属钯膜后，再经过等离子体增强化学气相沉积硒化制得；所述钯膜的基底包括柔性基底(PI)和硬质基底(SiO2/Si、Al2O3)；所述二硒化钯薄膜层的厚度为2
‑
50纳米。3.根据权利要求1所述的柔性热敏器件，其特征是，所述柔性衬底为PI、PDMS、PU、PET。4.根据权利要求1所述的柔性热敏柔性热敏器件，其特征是，所述电极为金属电极，电极间沟道宽度为1
‑
500微米，电极厚度为30
‑
500纳米。5.根据权利要求1所述的柔性热敏器件，其特征是，所述封装材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PI、派瑞林膜(Parylene
‑
C)。6.权利要求1
‑
5任一项所述的柔性热敏器件的制备方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：采用磁控溅射或热蒸发等真空镀膜技术在衬底上形成一层钯薄膜，钯薄膜再经等离子体增强化学气相沉积硒化后，制得二硒化钯薄膜层；步骤2：采用光刻、金属掩膜形成两端电极结构，利用真空镀膜技术在二硒化钯薄膜层上镀金属电极；步骤3：旋涂一层PMMA、PI、Parylene
‑
C膜在二硒化钯薄膜层上封装成柔性热敏器件。7.根据权利要求6所述的柔性热敏器件的制备方法，其特征是，步骤1具体过程为：步骤1
‑
1磁控溅射法：将衬底放置于磁控溅射腔体中，采用金属钯作为靶材，控制腔体的本底真空度低于1
×
10
‑3Pa下，通入氩气，其流量为40
‑
100sccm，于射频功率为10
‑
100瓦，溅射压强为1
‑
10Pa下，溅射1～6分钟，制得溅射于衬底上的钯薄膜，厚度为2
‑
10纳米；热蒸发法：将衬底放置于热蒸发腔体中，采用金属钯颗粒作为蒸镀材料，控制腔体的本底真空度低于1
×
10
‑4Pa下，控制热蒸发蒸镀速率0.3
‑
2埃/秒，溅射1～10分钟，制得溅射于衬底上的钯薄膜，厚度为2
‑
10纳米。步骤1
‑
2等离子体增强化学气相沉积法：将步骤1
‑
1制得的钯薄膜置于电感耦合产生等离子体装置的管式炉的石英管中，将石英管中的气压抽至真空度为1
‑
5Pa，并在管式炉前端注入氩气，其流量控制为5～20sccm；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春，张锐，兰长勇，林杰，刘力文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：