本文在綜述國內(nèi)外陶瓷薄膜熱電偶發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,選用ITO薄膜為陶瓷薄膜熱電偶材料,并與Pt薄膜組成陶瓷-金屬薄膜熱電偶,為下一代高溫陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的研制提供測(cè)溫技術(shù)嘗試。研究離子束濺射工藝以及退火條件對(duì)ITO薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能以及穩(wěn)定性的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)研究離子能量、離子束流以及氬氣壓強(qiáng)對(duì)ITO薄膜沉積的影響,確定ITO薄膜性能最優(yōu)的沉積條件:離子能量900eV、離子束流80mA、氬氣壓強(qiáng)2.0×10^-2Pa。在空氣和氮?dú)庵蟹謩e對(duì)ITO薄膜在不同的溫度（400℃、600℃、800℃、1000℃）下進(jìn)行退火處理,分析其微觀結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能、光學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)氮?dú)鉄崽幚肀瓤諝鉄崽幚砀玫馗纳艻TO薄膜的結(jié)晶性能,提高載流子遷移率,使薄膜的導(dǎo)電性增強(qiáng),在空氣中熱處理的薄膜由于氧空位的急劇減少使得導(dǎo)電性急劇減小。同時(shí)研究In₂O₃薄膜濺射工藝極其導(dǎo)電性能,發(fā)現(xiàn)空氣中高溫退火的In₂O₃薄膜電阻率能達(dá)到113.382Ω.cm,導(dǎo)電性較差。在優(yōu)化ITO薄膜濺射工藝和熱處理工藝的基礎(chǔ)上,... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組成結(jié)構(gòu)圖

而且測(cè)溫范圍寬，靈敏度高；缺點(diǎn)是在測(cè)試裝置比較復(fù)雜，并且測(cè)量精度不高。熱測(cè)量溫度，此方法優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確部件表面溫度時(shí)測(cè)不準(zhǔn)的弊端；不足之處是此測(cè)量準(zhǔn)確性會(huì)降低。動(dòng)機(jī)渦輪葉片在極端條件旋轉(zhuǎn)力能夠達(dá)到 5 萬，這給實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)引擎內(nèi)溫度梯度造成了很大法由于各自的局限性，限制了在葉片測(cè)溫方環(huán)境的測(cè)溫裝置顯的非常必要。薄膜熱電偶飛機(jī)葉片上，與葉片上的熱障涂層有良好的定[4]。與傳統(tǒng)的絲狀熱電偶相比，具有更高影響葉片表面的流場(chǎng)。并且通過 MEMS 工藝制級(jí)甚至納米量級(jí)，有利于測(cè)量微小面積表面量化生產(chǎn)[5]。因此，薄膜熱電偶測(cè)溫已經(jīng)逐測(cè)溫方法的首要選擇。

圖 1-3 （a）薄膜熱電偶實(shí)物圖 （b）熱電性能圖Fig.1-3 (a) Picture of thin film thermocouple (b) Thermocouple properity curve2011 年，Gregory 深入研究了 In2O3薄膜和 ITO 薄膜組成的薄膜熱電偶，分別對(duì) In2O3-In2O3:SnO2(90:10wt%) 、 In2O3-In2O3:SnO2(95:5wt%) 、 ITO 、Pt-In2O3:SnO2(90:10wt%)、Pt-In2O3:SnO2(95:5wt%)和 Pt-In2O3這 5 個(gè)熱電偶進(jìn)行性能測(cè)試[15]。圖 1-4（a）可以看到，Pt/In2O3薄膜熱電偶的熱電輸出要明顯高于 Pt和兩個(gè)不同 Sn 含量的 ITO 薄膜組成的薄膜熱電偶，在最高溫度 1273°C 的熱電輸出能達(dá)到 238mV，但是存在明顯的滯后效應(yīng)；兩個(gè) Pt/ITO 熱電偶在最高溫度的電勢(shì)輸出在 50mV 左右，但是可重復(fù)性很好，沒有滯后效應(yīng)產(chǎn)生。圖 1-4（b）顯示In2O3/In2O3:SnO2(90:10wt%) 薄 膜 熱 電 偶 的 賽 貝 克 系 數(shù) 略 微 高 于In2O3/In2O3:SnO2(95:5wt%)熱電偶。綜合來看，這些薄膜熱電偶顯示出優(yōu)良的穩(wěn)定性和耐久性，在高溫下能工作超過 50 個(gè)小時(shí)；并且 5 種陶瓷薄膜熱電偶的電壓溫度曲線均不是線性的，而是呈現(xiàn)一種“S”型。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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