一种压电薄膜传感器及制备方法技术

本发明专利技术是关于一种压电薄膜传感器及制备方法，属于薄膜传感器技术领域，压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，压电层位于相邻的两层电极层之间，且相邻压电层并联设置，n≥2；其中，第n层压电层与第n层电极层之间形成阶梯结构，测试状态下，测试设备通过阶梯结构对薄膜传感器施加电压。本发明专利技术通过在第n层压电层与第n层电极层之间设置阶梯结构，在测试状态下测试设备可通过阶梯结构直接对压电薄膜传感器施加电压进行快速测试，无需外接引线，具有制备简单、易集成、大位移量的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种压电薄膜传感器及制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜传感器
，尤其涉及一种压电薄膜传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]压电薄膜传感器广泛应用于航空航天、地质勘探、手机通信等领域。随着对大功率压电薄膜传感器的要求不断提高，薄膜传感器向小体积、低驱动电压、大位移量、易集成的方向发展，对压电薄膜传感器的压电性能的要求也越来越高。
[0003]相关技术中，提出一种将电极层与压电层交替层叠的多层压电薄膜，将每层电极单独引出，然后相间电极连接相同电压极性(如第1层和第3层电极通过引出导线连接正极电压，第2层和第4层电极通过引出导线连接负极电压)，从而实现多层压电薄膜的并联，多层压电薄膜的并联结构可在较低电压下获得较大的位移。这种引出电极虽然制备方便，但是在固定的基底情况下减小了薄膜的有效作用面积，而且施加电压时仍需要焊接等工艺才可实现，不利于集成应用。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]为了解决相关技术中的技术问题，本专利技术提出了一种压电薄膜传感器及制备方法。
[0006]本专利技术第一方面提出了一种压电薄膜传感器，所述压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，所述压电层位于相邻的两层所述电极层之间，且相邻所述压电层并联设置，n≥2；
[0007]其中，第n层所述压电层与第n层所述电极层之间设置阶梯结构，测试状态下，测试设备通过所述阶梯结构对所述薄膜传感器施加电压。
[0008]进一步可选地，当n为偶数层时，所述阶梯结构为第n层所述压电层与第n+1层所述电极层的内部在第一预设区域内形成的镂空区域，且第n层所述电极层与所述预设区域对应的位置经由所述镂空区域暴露。
[0009]当n为奇数层时，所述阶梯结构为第n层所述压电层的外沿与第n层所述电极层之间形成的错位区域，且第n层所述电极层的外沿超出所述第n+1层所述电极层的外沿。
[0010]进一步可选地，所述薄膜传感器还包括桥接部，所述桥接部用于将相间的两层所述电极层相连，且位于相邻所述压电层之间的所述电极层与所述桥接部之间设置绝缘区，以使相邻所述电极层并联。
[0011]进一步可选地，当n＝2时，所述桥接部包括第一桥接部，所述第一桥接部设置于第一层所述压电层与第二层所述压电层的外沿；第一层所述电极层和第三层所述电极层分别与所述第一桥接部相连，第二层所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区。
[0012]进一步可选地，当n＞2，且n为奇数层时，所述桥接部包括第一桥接部和第二桥接部；
[0013]所述第一桥接部设置于第一层所述压电层至第n
‑
1层所述压电层的外沿，位于奇数层的所述电极层与所述第一桥接部相连，位于偶数层的所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区；
[0014]所述第二桥接部设置于第二层所述压电层至第n层所述压电层内，且位于偶数层的所述电极层与所述第二桥接部相连，位于奇数层的所述电极层与所述第二桥接部之间设置所述绝缘区。
[0015]当n＞2，且n为偶数层时，所述桥接部包括第一桥接部和第二桥接部；
[0016]所述第一桥接部设置于第一层所述压电层至第n层所述压电层的外沿，且位于奇数层的所述电极层与所述第一桥接部相连，位于偶数层的所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区；
[0017]所述第二桥接部设置于第二层所述压电层至第n
‑
1层所述压电层内，且位于偶数层的所述电极层与所述第二桥接部相连，位于奇数层的所述电极层与所述第二桥接部之间设置所述绝缘区。
[0018]进一步可选地，所述桥接部与所述电极层的材质相同；
[0019]和/或，所述绝缘区设置绝缘层，所述绝缘层与所述压电层的材质相同。
[0020]本专利技术第二方面提出了一种压电薄膜传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0021]在器件衬底端面上生成第一层电极层，在第一层电极层的外沿设置第一掩膜版，第一掩膜版呈环形，再在第一层电极层上生成第一层压电层；当压电层的层数n为奇数层时，所述制备方法还包括：
[0022]第一掩膜版保持，逐层生成n
‑
1层压电层和n
‑
1层电极层，且压电层位于相邻的两层电极层之间；
[0023]在第n
‑
1层压电层上生成第n层电极层之前，先将第一掩膜版取下，在第n
‑
1层压电层上生成第n层电极层，且第一掩膜版取下后的区域与第n层电极层同时溅射生长形成一体；
[0024]在第n层电极层的边缘的内侧设置第二掩膜版，第二掩膜版呈环形，再在第n层电极层上生成第n层压电层，第n层压电层位于第二掩膜版的内环；
[0025]第二掩膜版维持，再在第n层压电层上生成第n+1层电极层，最后将第二掩膜版取下。
[0026]进一步可选地，当压电层的层数n为偶数层时，所述制备方法还包括：
[0027]第一掩膜版保持，逐层生成n层压电层和n层电极层，且压电层位于相邻的两层电极层之间；其中，在第n层电极层上生成第n层压电层之前，在第n层电极层上设置第三掩膜版，第三掩膜版的尺寸小于第n层电极层的尺寸；再在第n层电极层上生成第n层压电层，第n层压电层位于第一掩膜版与第三掩膜版之间；
[0028]在第n层压电层上生成第n+1层电极层之前，先将第一掩膜版取下，第三掩膜版保持，再在第n层压电层上生成第n+1层电极层，且第一掩膜版取下后的区域与第n+1层电极层同时溅射生长形成一体，最后将第三掩膜版取下。
[0029]进一步可选地，所述制备方法还包括：
[0030]在第2k
‑
1层压电层上生成第2k层电极层之前，在第2k
‑
1层压电层的边缘内侧设置第四掩膜版，第四掩膜版呈环形；再在第2k
‑
1层压电层上生成第2k层电极层，第2k层电极层
位于第四掩膜版的内环；
[0031]在第2k层电极层上生成第2k层压电层之前，将第四掩膜版取下，在第2k层电极层上设置第五掩膜版，第五掩膜版的尺寸小于第2k层电极层的尺寸；再在第2k层电极层上生成第2k层压电层，第2k层压电层位于第一掩膜板与第五掩膜版之间，且第四掩膜版取下后的区域与第2k层压电层同时溅射生长形成一体；
[0032]在第2k层压电层上生成第2k+1层电极层之前，第五掩膜版保持，在第五掩膜版上设置第六掩膜版，第六掩膜版的尺寸大于第五掩膜版的尺寸且小于第2k层压电层的尺寸，再在第2k层压电层上生成第2k+1层电极层，第2k+1层电极层位于第六掩膜版与第一掩膜版之间；
[0033]在第2k+1层电极层上生成第2k+1层压电层之前，第六掩膜版取下，第五掩膜版保持，再在第2k+1层电极层上生成第2k+1层压电层，第2k+1层压电层位于第五掩膜版与第一掩膜版之间，且第六掩膜版取下后的区域与第2k+1层压电层同时溅射生长形成一体；
[0034]在第2k+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电薄膜传感器，其特征在于，所述压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，所述压电层位于相邻的两层所述电极层之间，且相邻所述压电层并联设置，n≥2；其中，第n层所述压电层与第n层所述电极层之间设置阶梯结构，测试状态下，测试设备通过所述阶梯结构对所述薄膜传感器施加电压。2.根据权利要求1所述的一种压电薄膜传感器，其特征在于，当n为偶数层时，所述阶梯结构为第n层所述压电层与第n+1层所述电极层的内部在第一预设区域内形成的镂空区域，且第n层所述电极层与所述预设区域对应的位置经由所述镂空区域暴露；当n为奇数层时，所述阶梯结构为第n层所述压电层的外沿与第n层所述电极层之间形成的错位区域，且第n层所述电极层的外沿超出所述第n+1层所述电极层的外沿。3.根据权利要求1或2所述的一种压电薄膜传感器，其特征在于，所述薄膜传感器还包括桥接部，所述桥接部用于将相间的两层所述电极层相连，且位于相邻所述压电层之间的所述电极层与所述桥接部之间设置绝缘区，以使相邻所述电极层并联。4.根据权利要求3所述的一种压电薄膜传感器，其特征在于，当n＝2时，所述桥接部包括第一桥接部，所述第一桥接部设置于第一层所述压电层与第二层所述压电层的外沿；第一层所述电极层和第三层所述电极层分别与所述第一桥接部相连，第二层所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区。5.根据权利要求3所述的一种压电薄膜传感器，其特征在于，当n＞2，且n为奇数层时，所述桥接部包括第一桥接部和第二桥接部；所述第一桥接部设置于第一层所述压电层至第n
‑
1层所述压电层的外沿，位于奇数层的所述电极层与所述第一桥接部相连，位于偶数层的所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区；所述第二桥接部设置于第二层所述压电层至第n层所述压电层内，且位于偶数层的所述电极层与所述第二桥接部相连，位于奇数层的所述电极层与所述第二桥接部之间设置所述绝缘区；当n＞2，且n为偶数层时，所述桥接部包括第一桥接部和第二桥接部；所述第一桥接部设置于第一层所述压电层至第n层所述压电层的外沿，且位于奇数层的所述电极层与所述第一桥接部相连，位于偶数层的所述电极层与所述第一桥接部之间设置所述绝缘区；所述第二桥接部设置于第二层所述压电层至第n
‑
1层所述压电层内，且位于偶数层的所述电极层与所述第二桥接部相连，位于奇数层的所述电极层与所述第二桥接部之间设置所述绝缘区。6.根据权利要求3所述的一种压电薄膜传感器，其特征在于，所述桥接部与所述电极层的材质相同；和/或，所述绝缘区设置绝缘层，所述绝缘层与所述压电层的材质相同。7.一种压电薄膜传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在器件衬底端面上生成第一层电极层，在第一层电极层的外沿设置第一掩膜版，第一掩膜版呈环形，再在第一层电极层上生成第一层压电层；当压电层的层数n为奇数层时，所述制备方法还包括：
第一掩膜版保持，逐层生成n
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1层压电层和n
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1层电极层，且压电层位于相邻的两层电极层之间；在第n
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1层压电层上生成第n层电极层之前，先将第一掩膜版取下，在第n
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1层压电层上生成第n层电极层，且第一掩膜版取...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤起，廖成，冉小龙，叶勤燕，何绪林，罗坤，郑兴平，
申请(专利权)人：中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：