[发明专利]具有掺杂氧化物金属渐变层的耐高温电极及其制备方法

说明书

本发明公开了具有掺杂氧化物金属渐变层的耐高温电极及其制备方法。现有叉指电极在高温下容易团聚发生退化。本发明在衬底上沉积耐高温氧化物层；耐高温氧化物层上沉积间距设置的n层掺杂氧化物金属渐变层；每个掺杂氧化物金属渐变层上沉积若干薄膜层组；若薄膜层组的数量大于1，则各薄膜层组上下堆叠；薄膜层组由从上至下排布的掺杂氧化物金属渐变层和薄膜层组成；掺杂氧化物金属渐变层的材料为掺杂氧化物的金属。本发明在电极层中加入一层耐高温氧化层，可有效阻止高温下电极的熔融与断裂；在电极层中掺杂氧化物，可有效阻止高温下再结晶与晶粒生长，使得电极具有足够高的导电性被应用于高温声表面波器件。

技术领域

本发明属于声表面波器件制造技术领域，具体涉及一种具有掺杂氧化物金属渐变层的耐高温电极及其制备方法。

背景技术

现代工业环境中，在温度大于1000℃的环境中，温度、压力等参数的检测是石油、化工、汽车、航天、军事等领域的一项重要任务，由于高温环境下供电和导线联接困难，电子线路难以正常工作，常规传感器的使用受到限制。声表面波传感器是一种新型的传感器件，广泛用于信号处理、频率控制和信息传感等领域。具有高精度、集成化、微机控制化等优点，特别是它本身的高频特性及基片的压电特性可使传感器无源化，并进行无线测量和传输，这对于运动部件、密闭腔、易燃、易爆、辐射、高温等特殊环境的检测非常有利。

高温声表面波传感器是声表面波传感器中最重要分支之一，具有广泛和巨大的应用性。而限制声表面波传感器在高温下应用的主要就是基底压电材料和叉指电极的金属材料。常用的以石英、铌酸锂为压电基片的声表面波传感器不宜在高温环境下使用。硅酸镓镧(LGS)压电晶体因为其良好的压电特性和温度特性，是目前最好的高温声表面波基片材料，它的出现使无线无源化的高温声表面波传感器成为了可能。叉指电极材料的高温特性也对高温声表面波传感器的性能有着重要的影响，目前对于应用于叉指电极的薄膜材料研究的最为广泛的主要有铂(Pt)、铂合金和Pt-Rh/ZrO2薄膜等。其中Pt电极因具有良好的电学性能、高熔点、不易氧化等优点被广泛用于高温传感器的应用。然而，当温度超过650℃时，Pt电极薄膜由于再结晶，团聚等因素会发生退化；铂合金，如铂铑合金(Pt-Rh)、铂铱合金(Pt-Ir)、铂锆合金(Pt-Zr)等，其退化温度上升到750℃；Pt-Rh/ZrO2薄膜的耐高温温度能够达到850℃。但这些材料的退化温度均不能达到1000℃。为了提高声表面波传感器对温度的耐热性，延长声表面波器件在高温(＞1000℃)环境下的使用，迫切需要寻找有效地叉指电极材料来改善目前高温声表面波传感器存在的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有掺杂氧化物金属渐变层的耐高温电极及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明具有掺杂氧化物金属渐变层的耐高温电极，包括衬底、耐高温氧化物层、掺杂氧化物金属渐变层和薄膜层组；所述的衬底上沉积耐高温氧化物层；耐高温氧化物层上沉积间距设置的n层掺杂氧化物金属渐变层，n≥2；每个掺杂氧化物金属渐变层上沉积若干薄膜层组；若薄膜层组的数量大于1，则各薄膜层组上下堆叠；所述的薄膜层组由从上至下排布的掺杂氧化物金属渐变层和薄膜层组成；所述掺杂氧化物金属渐变层的材料为掺杂氧化物的金属。

优选地，所述衬底的材料采用硅酸镓镧、钇铁氧体、AlN、GaPO₄或GaN。

优选地，所述耐高温氧化层的材料为Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃或HfO₂。

优选地，所述耐高温氧化层的厚度为5～30nm。

优选地，所述掺杂氧化物金属渐变层中的金属材料为Pt、Rh或Ir中的一种或多种按任意配比组合。

优选地，所述掺杂氧化物金属渐变层的厚度为20～300nm。