[发明专利]一种全无机柔性热敏器件及其制备方法

权利要求书

1.一种全无机柔性热敏器件，其特征在于该器件由无机柔性衬底（1）、缓冲层（2）、热敏薄膜（3）、分形电极（4）和绝缘层（5）组成，在无机柔性衬底（1）上分别排列若干个均等排列的缓冲层（2）、热敏薄膜（3）、分形电极（4）和绝缘层（5），在分形电极（4）的上下两端设有电极端口（6），采用的溅射方法为直流溅射或射频溅射制成，具体操作按下列步骤进行：

a、衬底清洗：将无机柔性衬底（1）依次浸泡在丙酮、无水乙醇、去离子水中，各超声清洗30min，其中所述的柔性衬底（1）包括白云母、金云母、氟晶云母、铜箔、铂箔、石墨烯或碳布，衬底厚度10-30μm；

b、正光刻胶涂敷：将步骤a得到的无机柔性衬底（1）表面旋涂正光刻胶并曝光显影出热敏薄膜（3）的图案；

c、缓冲层制备：采用磁控溅射方法，将步骤b得到的无机柔性衬底（1）表面沉积绝缘缓冲层（2）为SrTiO₃、BaTiO₃、CaTiO₃、SrZrO₃、BaZrO₃或CaZrO₃；溅射条件为：直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-300℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为5-30min；或射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-300℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为1-10h，氧:氩为1:10-5:10；

d、薄膜制备：采用磁控溅射方法，将步骤c得到的缓冲层（2）上沉积热敏薄膜（3）；所述热敏薄膜（3）体系为Mn-Co-Ni-O、Mn-Ni-Fe-O、Mn-Ni-Co-Mg-O、Co-Mn-Fe-Zn-O或Ni-Co-Cu-Mn-O；直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-500℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为10-60min，或射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-500℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为1-20h，氧:氩为1:10-5:10；

e、薄膜退火：将光刻胶清洗掉，再将沉积好的热敏薄膜（3）置于管式炉内进行退火处理，退火条件为：退火气氛为空气、氧气、氮气或氩气，升降温速率为1-10℃/min，退火温度为500-900℃，保温时间为10-120min；

f、负光刻胶涂覆：将步骤e得到的热敏薄膜（3）表面旋涂负光刻胶，并曝光显影出分形电极（4）的图案；

g、电极的制备：将步骤f得到的热敏薄膜（3）放入磁控溅射系统内进行分形电极（4）为Cr/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Pd/Au或Pd/Pt/Au的沉积，直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，溅射功率为10-50W，溅射时间为Cr/Pt/Pd：1-5min，Au：5-20min；或Cr/Pd：1-5min，Pt/Pd：1-5min，Au：5-20min；

h、电极退火：将负光刻胶清洗掉，再对沉积好分形电极（4）的热敏薄膜（3）进行退火处理；退火条件为：退火气氛为空气、氮气或氩气，退火温度为100-300℃，保温时间为60-360min；

i、绝缘层的制备：在分形电极（4）表面键合引出引线，并在其表面包覆绝缘层（5）为SiO₂或Si₃N₄作为封装及保护层，射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为100-200℃，溅射功率为20-40W，溅射时间为1-10h，氧:氩或氮:氩为1:10-5:10，退火条件为：退火气氛为空气或氩气，升降温速率为1-10℃/min，退火温度为500-800℃，保温时间为10-60min，即得到全无机柔性热敏器件。

2.一种全无机柔性热敏器件的制备方法，其特征在于该器件由无机柔性衬底（1）、缓冲层（2）、热敏薄膜（3）、分形电极（4）和绝缘层（5）组成，在无机柔性衬底（1）上分别排列若干个均等排列的缓冲层（2）、热敏薄膜（3）、分形电极（4）和绝缘层（5），在分形电极（4）的上下两端设有电极端口（6），采用的溅射方法为直流溅射或射频溅射制成，具体操作按下列步骤进行：

a、衬底清洗：将无机柔性衬底（1）依次浸泡在丙酮、无水乙醇、去离子水中，各超声清洗30min，其中所述的柔性衬底（1）包括白云母、金云母、氟晶云母、铜箔、铂箔、石墨烯或碳布，衬底厚度10-30μm；

b、正光刻胶涂敷：将步骤a得到的无机柔性衬底（1）表面旋涂正光刻胶并曝光显影出热敏薄膜（3）的图案；

c、缓冲层制备：采用磁控溅射方法，将步骤b得到的无机柔性衬底（1）表面沉积绝缘缓冲层（2）为SrTiO₃、BaTiO₃、CaTiO₃、SrZrO₃、BaZrO₃或CaZrO₃；溅射条件为：直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-300℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为5-30min；或射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-300℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为1-10h，氧:氩为1:10-5:10；

d、薄膜制备：采用磁控溅射方法，将步骤c得到的缓冲层（2）上沉积热敏薄膜（3）；所述热敏薄膜（3）体系为Mn-Co-Ni-O、Mn-Ni-Fe-O、Mn-Ni-Co-Mg-O、Co-Mn-Fe-Zn-O或Ni-Co-Cu-Mn-O；直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-500℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为10-60min；或射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为50-500℃，溅射功率为10-50W，溅射时间为1-20h，氧:氩为1:10-5:10；

e、薄膜退火：将光刻胶清洗掉，再将沉积好的热敏薄膜（3）置于管式炉内进行退火处理，退火条件为：退火气氛为空气、氧气、氮气或氩气，升降温速率为1-10℃/min，退火温度为500-900℃，保温时间为10-120min；

f、负光刻胶涂覆：将步骤e得到的热敏薄膜（3）表面旋涂负光刻胶，并曝光显影出分形电极（4）的图案；

g、电极的制备：将步骤f得到的热敏薄膜（3）放入磁控溅射系统内进行分形电极（4）为Cr/Au、Pt/Au、Pd/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Pd/Au或Pd/Pt/Au的沉积，直流溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，溅射功率为10-50W，溅射时间为Cr/Pt/Pd：1-5min，Au：5-20min；或Cr/Pd：1-5min，Pt/Pd：1-5min，Au：5-20min；

h、电极退火：将负光刻胶清洗掉，再对沉积好分形电极（4）的热敏薄膜（3）进行退火处理；退火条件为：退火气氛为空气、氮气或氩气，退火温度为100-300℃，保温时间为60-360min；

i、绝缘层的制备：在分形电极（4）表面键合引出引线，并在其表面包覆绝缘层（5）为SiO₂或Si₃N₄作为封装及保护层，射频溅射条件为：真空度为2×10^-3-2×10^-5Pa，衬底温度为100-200℃，溅射功率为20-40W，溅射时间为1-10h，氧:氩或氮:氩为1:10-5:10，退火条件为：退火气氛为空气或氩气，升降温速率为1-10℃/min，退火温度为500-800℃，保温时间为10-60min，即得到全无机柔性热敏器件。