一种抗高温氧化薄膜传感器及其生产方法

摘要

该发明属于抗高温氧化薄膜传感器及其生产方法。其薄膜传感器包括待测合金基板及附着于其顶面的NiCrAlY合金过渡层，过渡层以上依次为氧化铝/氮化铝过渡层、氧化铝/氮化铝陶瓷绝缘层、由各电极组成的传感器功能层及其Si₃N₄隔离层以及设于隔离层上的氧化铝保护层；其生产方法包括合金基板的表面处理，在合金基板上沉积NiCrAlY合金过渡层，金属铝的析出，氧化或氮化处理，设置Al₂O₃/AlN陶瓷绝缘层，设置薄膜传感器功能层及其Si₃N₄隔离层，设置Al₂O₃保护层。该发明中设置的Si₃N₄隔离层能有效阻挡绝缘层及氧化铝保护层在高温环境下分解出的氧原子向功能层的扩散，提高传感器在高温高压工作环境下使用的稳定性和可靠性，为涡轮发动机的研究和设计提供相应的、更为精确的基础数据。

主权项

一种抗高温氧化薄膜传感器，包括待测合金基板及附着于其顶面的NiCrAlY(镍铬铝钇)合金过渡层，过渡层以上依次为氧化铝/氮化铝过渡层、氧化铝/氮化铝陶瓷绝缘层、由各电极组成的传感器功能层及其Si₃N₄隔离层以及设于隔离层上的氧化铝保护层，关键在于当绝缘层为Al₂O₃时，在Al₂O₃绝缘层与Al₂O₃保护层之间设置Si₃N₄隔离层，而传感器功能层中的各电极则分别设于隔离层内；当绝缘层为AlN时，传感器功能层中各电极设于AlN绝缘层上后，在AlN绝缘层和功能层的各电极与Al₂O₃保护层之间设置Si₃N₄隔离层；其中NiCrAlY合金过渡层通过磁控溅射方法沉积于金属基板顶面，Al₂O₃/AlN过渡层由NiCrAlY合金过渡层析出的金属铝经直接氧化或氮化处理而成，Al₂O₃/AlN绝缘层则分别与相应的Al₂O₃过渡层或AlN过渡层紧密连接，隔离层或通过化学气相沉积于Al₂O₃绝缘层上、而功能层中各电极设于该隔离层内或通过化学气相沉积直接沉积于AlN绝缘层及功能层中各电极上，Al₂O₃保护层则蒸镀于隔离层的上表面；所述Si₃N₄隔离层采用PECVD方法制备，当绝缘层为Al₂O₃时，Si₃N₄隔离层厚度为2.5‑3μm，功能层中各电极设于该隔离层的中截面位置上；当绝缘层为AlN时，Si₃N₄隔离层厚度为1.5‑1.8μm。