[发明专利]一种真空计及其工作方法

说明书

本发明公开了一种真空计及其工作方法，该真空计的核心是由三氧化钨薄膜沟道、离子凝胶、源极、漏极及栅极构成的平面薄膜晶体管结构。其中，源、漏极与三氧化钨薄膜沟道两端相连，栅极与沟道隔离，离子凝胶覆盖于沟道表面，并与栅极相连。将源极、漏极及栅极外接电压、电流测试源表，即构成一个完整的真空计。通过对栅极施加较小的偏压，可实现对三氧化钨薄膜沟道电阻的调控，三氧化钨薄膜的阻变幅值与真空度存在明显的线性关系。基于该原理，本发明真空计具有结构简单、配置灵活、量程大、成本低、体积小、能耗少的优点。此外，若采用柔性的云母衬底，该真空计可以在弯曲状态下工作，能够满足内部具有不同几何构造的设备的测试要求。

技术领域

本发明涉及一种真空计及其工作方法。利用在栅压作用下三氧化钨薄膜沟道的阻变幅值与真空度的线性变化关系来实现真空度测量的新方法。

背景技术

真空计是一种测量低于一个大气压的气体压强的仪器，广泛使用于科研和工业生产。目前，真空计的种类繁多，具有不同的测量范围和测量精度，适用于不同的测试要求。

一般地，真空计利用不同气压下气体的某种物理效应的变化规律对气压进行测定。根据真空计测量气压的物理机制的不同，主要分为三类，分别是利用力学性能、气体动力学性能及带电粒子效应的真空计。对于高真空的测量，最为常见是基于带电粒子效应的真空电离计，如热阴极电离规、冷阴极电离规。工作原理是将真空中的气体电离，产生离子，由收集极收集产生的离子，形成离子电流，通过测量离子电流的大小即可推算出真空中气体分子的密度，进而得到气压大小。尽管这种真空计测量范围大，但是结构复杂，体积较大，在使用时也需要在不同气体下进行标定。除此之外，真空电离计在使用时需要施加较高的电场或磁场，对于佩戴心脏起搏器等电子医疗器件的工作人员十分不利。

发明内容

为了克服上述真空计的缺点，本发明的目的是提供一种真空计及工作方法，以弥补上述背景中的不足。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种真空计，该真空计的核心是平面薄膜晶体管结构，包括绝缘衬底、三氧化钨薄膜沟道、源极、漏极、栅极及离子凝胶；所述源极、漏极与三氧化钨薄膜沟道两端相连，栅极与三氧化钨薄膜沟道隔离，离子凝胶覆盖于三氧化钨薄膜沟道表面，并与栅极相连；将源极、漏极及栅极外接电压、电流测试源表，即构成所述的真空计。

所述绝缘衬底为刚性的LaAlO₃、Al₂O₃、硅、石英、玻璃、柔性PET、PEN、PI有机膜、白云母、黑云母或金云母薄片。

所述三氧化钨薄膜为单晶、多晶或非晶；三氧化钨薄膜沟道层厚度为10~100nm，宽度为100~500μm，长度为100~2000μm。

所述离子凝胶为柔性、透明的；离子凝胶包括离子液体和有机聚合物，厚度为20~1000μm。

所述源极、漏极以及栅极为金属电极或透明导电氧化物电极；厚度为10~1200nm ；其中，所述透明导电氧化物为ITO、AZO和GAZO其中之一。

本发明还提供一种如上所述的一种真空计的工作方法，若向所述真空计的栅极施加2-4V的正向偏压，则通过测试三氧化钨薄膜沟道的阻变幅值与真空度的关系，获得真空度信息。

本发明的有益效果：

1、测量范围较宽，在1-10^-6 mbar区间内不需要分段测量。

2、工作电压小，能耗少。

3、平面化，体积小。沟道层、源极、漏极及栅极的位置、形状、大小及厚度可调，配置灵活，工艺简单。

4、作为衬底的天然云母及离子凝胶均为柔性、透明的，具备可弯曲性能，能够满足内部具有不同几何构造的设备的测试要求。