表面熱流的準確測量對傳感器響應速度和靈敏度有比較高的要求,原子層熱電堆（ALT）薄膜傳感器具有顯著的優(yōu)勢。但現有的ALT基于單晶基底,存在難以安裝、形變有限和厚度帶來較大測量誤差的問題。制作厚度薄、柔性高、導熱性好的ALT傳感器,特別是在被測件表面制備集成的ALT傳感器的技術,將為復雜外形表面的熱流測試提供全新的技術手段。解決問題的關鍵是在超薄柔性多晶或非晶基底上制備ALT薄膜傳感器。本文致力于通過離子束輔助沉積（IBAD）和傾斜基底沉積（ISD）制備MgO過渡層在柔性金屬基帶實現ALT薄膜的技術。主要研究內容如下:通過溶液涂敷平整化（SDP）—IBAD—功能層制備過程在70μm厚的金屬基帶上實現ALT薄膜:SDP-Y₂O₃處理基底Hastelloy C267使表面粗糙度均方根RMS下降到2 nm以下。然后在IBAD-MgO實驗中通過改變離子入射和源入射角在非晶Y₂O₃薄膜上獲得具有c軸傾斜結構的MgO薄膜。自外延MgO后沉積的YBCO功能層樣品具有熱電各向異性。IBAD實驗中離子能量,離子束流,電... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

三明治結構熱流傳感器結構示意圖[6]

電子科技大學碩士學位論文21986年，Hayashi等人[2]利以SiO2作為絕熱層，如圖1-1在絕熱層上下表面再鍍Ni薄膜作為熱電阻，具有600Hz頻率響應，靈敏度21μV/(W/cm2)。圖1-1絕熱型熱流傳感器結構示意圖[6]1991年Hager等人[6]制備出了三層結構的薄膜熱流傳感器，如圖1-2[6]在絕緣基底上，三層結構的底層是Cu和Ni構成的熱電偶級聯，中間是SiO2絕熱層，頂層與頂層相同，總厚度2μm左右。該薄膜熱流傳感器響應快，但是由于絕熱層太薄，頂層和底層的溫差太小，因此設置多對熱電偶級聯來增大信號輸出，提高測試的精度。熱流傳感器的靈敏度為59.4μV/(W/cm2)，最大頻率響應超過50kHz。圖1-2三明治結構熱流傳感器結構示意圖[6]1992年，NASA的Lewis研究中心的Will等人[7]研究了一種由分別沉積在絕熱層上下表面的20對PtRh-Pt熱電偶級聯組成的薄膜熱流傳感器，如圖1-3為所示。該熱流傳感器在1000oC的高溫爐內能產生28μV的熱電勢。

第一章緒論3圖1-3熱電堆式薄膜熱流傳感器[7]Fralick等人[9]研究了兩種絕熱型熱流傳感器。如圖1-4，在Al2O3基片一面或兩面沉積四個Pt電阻陣列組成的Wheatstone橋，單面薄膜熱流傳感器使用5μm厚SiO2絕熱層靈敏度68μV/(W/cm2)，響應時間7μs，相當于頻率響應23kHz；雙面薄膜熱流傳感器靈敏度528μV/(W/cm2)，響應時間270μs，相當于頻率響應589Hz。圖1-4Wheatstone橋式薄膜熱流傳感器[9]：(a)單面薄膜；(b)雙面薄膜(b)(a)

【參考文獻】：
期刊論文
[1][（SrTiO3）n/(SrTi0.8Nb0.2O3)m]20/LaAlO3超晶格的制備及其激光感生熱電電壓效應[J]. 秦毅,張輝,談松林,劉婷,張鵬翔.  物理學報. 2009(05)
[2]YBa2Cu3O7-δ/La0.6Pb0.4MnO3多層膜的制備及激光感生熱電電壓效應的研究[J]. 謝禮蘭,張輝,朱心昆,談松林,張鵬翔.  低溫物理學報. 2007(02)

博士論文
[1]基于IBAD路線制備YBCO超導帶材緩沖層的研究[D]. 薛炎.電子科技大學 2016

碩士論文
[1]薄膜熱流計的研制及模擬仿真研究[D]. 陳喆.電子科技大學 2017



本文編號：2910576