[发明专利]一种石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器及制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器，至少包括硅/二氧化硅衬底层、石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层、外壳；

所述硅/二氧化硅衬底层包含电极；所述电极为钛金电极，且为两层结构，上层为金、下层为钛；

所述硅/二氧化硅衬底层上表面刻蚀有空腔，所述空腔深度不小于1.5μm；

所述石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层采用石墨烯和六方氮化硼两种材料制备，为两层结构，上层为六方氮化硼，下层为石墨烯；

所述石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层附着在所述硅/二氧化硅衬底层上表面的空腔上方，且所述石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层与所述硅/二氧化硅衬底层上的电极直接接触；

所述石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层上刻蚀有圆形的图案；

所述外壳包括基片、管座、管脚、盖帽；所述硅/二氧化硅衬底与所述基片上表面键合连接，所述基片下表面与所述管座上表面通过键合连接；所述盖帽覆盖在石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层上方；所述管脚贯穿管座上下表面，所述管脚的上端通过引线与所述硅/二氧化硅衬底的电极相连，下端连接外部的测试电路；

所述外壳覆盖硅/二氧化硅衬底层、石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器的工作量程为0.2-1.0bar。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述石墨烯层厚度为0.335-1.0nm；六方氮化硼层厚度为0.330-1.0nm。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电极中金层厚度为190-210nm，钛层为40-60nm。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述圆形的图案的半径为9.5-10.5μm。

6.一种制备如权利要求1～5任一项所述的石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器的方法，包括如下步骤：

首先将硅/二氧化硅衬底用丙酮和异丙醇进行超声清洗至少五分钟，然后在硅/二氧化硅衬底层上刻蚀空腔，使得空腔深度不小于1.5μm；所述刻蚀空腔的方法可以用深反应离子刻蚀或者深硅刻蚀工艺；

然后制备石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层：(1)将铜基石墨烯薄膜放入三氯化铁溶液表面2-3小时，待铜基被三氯化铁溶液彻底溶解后，将悬浮在三氯化铁溶液表面的石墨烯薄膜转移到干净的硅片上，转移后将硅片晾干，再在烘箱中烘干；(2)将硅片放入丙酮溶液中浸泡，取出硅片放入烘箱中烘干，完成后将硅片放到一旁备用；(3)将铜基六方氮化硼薄膜放入三氯化铁溶液表面2-3小时，待铜基被三氯化铁溶液彻底溶解后，将悬浮在三氯化铁溶液表面的六方氮化硼薄膜转移至上述硅片上有石墨烯的区域，将硅片放入烘箱中烘干；(4)将硅片放入丙酮溶液中浸泡，再将硅片放入烘箱中烘干；

再然后将石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层和硅/二氧化硅衬底层放置在去离子水中，将压力感应层放置在衬底层的上表面，压力感应层覆盖在衬底层的空腔上方，并确保压力感应层与衬底层的电极接触；

再然后在石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层上进行电子束光刻，刻蚀出感应图案，感应图案为半径9.5-10.5μm的圆形；

再然后按照所需外形尺寸切割硅/二氧化硅衬底；

最后采用芯片键合、贴片、引线键合、封盖及涂胶保护等工艺，对石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层和硅/二氧化硅衬底层进行封装，得到石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜可通过化学气相沉积法制备；六方氮化硼薄膜可通过将六方氮化硼粉体经过涂覆、滚压、抽滤、喷涂制备。