[发明专利]锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片的制备方法

说明书

本发明公开了一种锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：(1)将基片、基片固定板、锇膜线掩膜板和电极掩膜板分别依次在丙酮、酒精和去离子水中超声振荡清洗；(2)将经清洗后的基片固定在清洗后的基片固定板上，将经清洗后的锇膜线掩膜板盖在基片上，通过磁控溅射在基片上沉积锇膜线；(3)取出锇膜线掩膜板并将经清洗后的电极掩膜板盖在沉积有锇膜线的基片上，通过磁控溅射在锇膜线的两端沉积铜膜或金膜；(4)对沉积有锇膜线并且沉积有铜膜或金膜的基片在真空条件下进行低温热处理，然后随炉冷却，即得芯片。该制备方法工艺简单，通过该方法制备得到的芯片中锇膜表面平整无微裂纹且厚度较大。

技术领域

本发明涉及原子氧密度传感器技术领域，尤其涉及一种锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片的制备方法。

背景技术

在近地轨道空间环境原子氧探测技术中，锇膜电阻型原子氧通量密度传感器是综合性能最佳的探测方案。该传感器相较其他测试方法(如石英晶体微天平等)和其他测试介质(如银和石墨)优势明显，具有反应速率较慢，反应速率呈线性、测量误差小等优点，适合长期暴露在空间环境中进行探测。

目前，锇膜电阻型原子氧通量密度传感器中所用的锇膜通常是采用电镀或等离子体蒸镀等方法制备。然而，采用电镀、等离子体蒸镀等方法制备出的锇膜或容易开裂或厚度太小且表面不更平整，影响锇膜电阻型原子氧密度传感器的性能，并且工艺复杂、操作繁琐，难以满足原子氧探测的使用要求。因此，目前亟需一种表面光滑平整、无微裂纹且厚度较大的锇膜线制备工艺，从而满足我国航天空间原子氧环境探测的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片的制备方法，通过该制备方法制备得到的传感器芯片中锇膜表面平整、无微裂纹且厚度较大。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基片、基片固定板、锇膜线掩膜板和电极掩膜板分别依次在丙酮、酒精和去离子水中超声振荡清洗；

(2)将经清洗后的基片固定在清洗后的基片固定板上，将经清洗后的锇膜线掩膜板盖在基片上，通过磁控溅射的方法在基片上沉积一层锇膜线，所述磁控溅射的单位面积功率控制在3.54W/cm²-14.15W/cm²，溅射时间控制在2-6h；

(3)取出锇膜线掩膜板并将经清洗后的电极掩膜板盖在沉积有锇膜线的基片上，通过磁控溅射的方法在锇膜线的两端沉积铜膜或金膜，所述磁控溅射的单位面积功率控制在3.54W/cm²-14.15W/cm²，溅射时间控制在2-6h；

(4)对沉积有锇膜线并且沉积有铜膜或金膜的基片在真空条件下进行低温热处理，所述低温热处理的处理温度控制在200-500℃，保温时间控制在5-15h，然后随炉冷却，即得锇膜电阻型原子氧密度传感器芯片。

传统的电镀锇膜技术中，电镀液成分复杂，金属锇与一般玻璃、陶瓷、金属的结合性能并不理想，对于制备一定厚度的金属锇膜，控制不当容易引发多种问题，如氢脆，不但会加快腐蚀，而且会导致镀层与基体间的结合力降低，从而限制了采用电镀方法制备锇膜线的厚度，大大降低锇膜的服役性能。现有采用电镀方法得到的锇膜线的实际厚度通常在3μm以下。此外，电镀技术操作繁琐，在电镀过程中易形成大量废水废气，处理不当会污染环境。