發(fā)布時間：2021-06-23 17:04

　　耐高溫的NiCr薄膜應(yīng)變計在航空、航天領(lǐng)域有廣泛的需求。采用射頻磁控濺射方法制備了NiCr薄膜,研究了濺射氣壓和襯底溫度對NiCr薄膜電阻溫度系數(shù)的影響規(guī)律,結(jié)果表明:當濺射氣壓為0.2 Pa,基片溫度為400℃時,電阻溫度系數(shù)最小為130.7×10^-6/℃。利用優(yōu)化的工藝條件,在Hastelloy柔性合金襯底上制備了NiCr薄膜應(yīng)變計,測試結(jié)果表明,所制備的NiCr薄膜應(yīng)變計在各個溫度下其電阻隨著應(yīng)變呈線性變化,其應(yīng)變靈敏度（GF）因子隨溫度增加而增大,當溫度超過200℃后,GF因子緩慢變化。溫度為400℃時,GF因子達到3。實驗得到的基于Hastelloy合金襯底的柔性薄膜應(yīng)變計為高溫應(yīng)變測量提供了一種新的手段。 

【文章來源】：電子元件與材料. 2020,39(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

NiCr薄膜應(yīng)變計結(jié)構(gòu)

高溫下薄膜應(yīng)變計的應(yīng)變靈敏系數(shù)采用如圖2所示的測試平臺,主要由溫控系統(tǒng)與應(yīng)變測試系統(tǒng)構(gòu)成。其中應(yīng)變測試系統(tǒng)包括單端固定的懸臂梁和螺旋測微儀,通過螺旋測微儀對懸臂梁施加應(yīng)力,達到施加應(yīng)變的目的。采用keithley 2400多功能數(shù)字源表和四線法對NiCr薄膜應(yīng)變計電阻進行測量。先將薄膜應(yīng)變計放在控溫腔中,調(diào)整好測試溫度并保溫30 min,采用逐步加壓的方式進行薄膜應(yīng)變計靜態(tài)應(yīng)變測試的測量,每次加載后會保持90 s。在測試過程中,分別記錄每個應(yīng)力作用下的左側(cè)與右側(cè)的5個電阻值,并將其算術(shù)平均值作為此溫度下NiCr薄膜的電阻值。本文制備的薄膜應(yīng)變計為半橋結(jié)構(gòu),左側(cè)的柵電阻隨溫度和外加應(yīng)變變化,右側(cè)的柵電阻由于不是應(yīng)變敏感方向,其電阻基本不隨外加應(yīng)變而變化,只隨溫度變化,且左右兩個柵電阻的電阻溫度系數(shù)相同,從而右側(cè)柵電阻可以補償溫度變化帶來的電阻變化,得到不同溫度下的應(yīng)變靈敏度因子為:

圖3為不同氣壓下制備的NiCr薄膜的TCR隨著濺射氣壓的變化曲線圖。由圖3可知,不同濺射氣壓下制備的NiCr薄膜的TCR差別比較大。當濺射氣壓為0.2 Pa時,NiCr薄膜的TCR最小為259.9×10-6/℃。相比于其他材料如TaN[5-6]、PdCr[7-8]等,所制備的NiCr薄膜的電阻溫度系數(shù)較大,與近些年國外其他NiCr薄膜的TCR相比[13-15],制備的薄膜電阻溫度系數(shù)也較大,因此需要進一步對其他工藝參數(shù)進行優(yōu)化。圖4為不同基片溫度下制備的NiCr薄膜的TCR隨基片溫度變化的曲線圖。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]PdCr薄膜電阻應(yīng)變計研制及其高溫應(yīng)變敏感性能研究[J]. 劉豪,蔣書文,蔣洪川,趙曉輝,張萬里.  傳感技術(shù)學報. 2017(03)
[2]Pd-Cr薄膜應(yīng)變計的研制[J]. 周勇,李超,宋陽,蔣書文.  儀表技術(shù)與傳感器. 2014(10)
[3]濺射溫度對TaN薄膜應(yīng)變敏感性能的影響[J]. 李超,周勇,宋陽,賀利軍,蔣書文.  材料保護. 2013(S2)
[4]電阻應(yīng)變計技術(shù)六十年（2） 電阻應(yīng)變計敏感材料的發(fā)展（下）[J]. 尹福炎.  傳感器世界. 1998(10)
[5]電阻應(yīng)變計技術(shù)六十年（2） 電阻應(yīng)變計敏感材料的發(fā)展（上）[J]. 尹福炎.  傳感器世界. 1998(09)

碩士論文
[1]渦輪葉片應(yīng)變測量用NiCr薄膜應(yīng)變計的研制[D]. 周勇.電子科技大學 2014



本文編號：3245324