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薄膜传感器是如何产生的

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放大字体  缩小字体    发布日期:2019-12-31  浏览次数:636
核心提示:许多新兴技术,尤其是自动化技术,都需要高质量的传感器,为了满足这些不断增长的需求,制造商开始致力于以合理的成本开发小型传感器。

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许多新兴技术,尤其是自动化技术,都需要高质量的传感器,为了满足这些不断增长的需求,制造商开始致力于以合理的成本开发小型传感器。

薄膜传感器被誉为解决现代技术日益增长的需求的解决方案。这些传感器采用科学的薄膜沉积工艺制成,能够检测从温度到压力再到气体浓度的一切。

薄膜技术可创造出具有卓越操作能力的超小型传感器,例如更好的响应时间,耐用性和多功能性。

薄膜沉积

顾名思义,薄膜沉积是一种用于生产极薄材料层的工艺,其厚度范围从几纳米到大约100微米。虽然这些工艺被用于制造最先进的传感器,但薄膜沉积已被用于数十年的生产,从CD到半导体。

一般来说,薄膜沉积可分为两类:化学沉积和物理气相沉积。

化学沉积涉及高反应性流体前体,该前体在表面上产生化学转化以制造所需的涂层。化学气相沉积(CVD)是一种已知的标准化学沉积方法,可产生高纯度,高性能的薄膜。

物理气相沉积(PVD)是一类技术,涉及通过机械或热力学手段将源材料释放并沉积在基板上。PVD的两种最典型的方法是热蒸发和溅射。

热蒸发是基于高真空室中固体原料的加热,直到原料蒸发,从而产生显着的蒸气和蒸气压。然后将蒸发的材料引导通过真空室,使其撞击基板,产生薄膜。这种方法具有高沉积速率和显着的厚度控制的优点。

溅射涉及用高能粒子对源材料进行生皮,以使源材料沉积在真空室内的目标基板上。该腔室包含惰性气体,并且将负电荷施加到目标材料上。然后,原料原子被原子轰击“溅出”,然后这些粒子穿过腔室移动并沉积为薄膜形式的基板。

薄膜沉积的传感器优势

薄膜沉积的主要优点之一是在基底和沉积膜之间形成紧密的分子键。该键不含有机物质和氧原子,这些物质可能会吸收水分或随着时间的推移发生不良反应。

因此,薄膜应变计可以抵抗其他使用有机支撑材料的应变计所遇到的问题。缺少有机物还可以使这些传感器在高于200摄氏度的温度下保持其功能。当通过溅射制造薄膜应变仪时,它还提供了可观的过程控制,可转化为良好的可重复性。与这些量规的更常规生产工艺相比,溅射还意味着对桥电阻和零平衡的更严格管理。

因为沉积速率几乎直接与输入功率相关,所以可以降低速率,从而可以在短时间内沉积极薄的薄膜。通过调整各种参数,可以创建传感器来满足具有挑战性的规格。

在医学中使用薄膜传感器

薄膜传感器最令人兴奋的用途之一是在医学上。通常,当使用小型泵或灌溉系统将流体输送到人体时,流体的流动会因弯曲的管子或泵故障而中断,这可能造成灾难性的后果。

管传感器通常用于跟踪这些系统中的压力变化。这些设备可测量施加在传感器上的压力,该传感器紧靠医疗管壁放置或位于泵后面。该应用中使用的薄膜传感器具有出色的可重复性,耐用性和精度。

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