[发明专利]一种石墨烯传感器复合热防护结构及其制备

权利要求书

1.一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于，所述石墨烯传感器复合热防护结构为层状结构，具体包括：衬底层（2）、石墨烯敏感层（1）、氮化物隔离层（3）、氧化铝保护层（5）和高温陶瓷防护涂层（7）；所述衬底层（2）上设置石墨烯敏感层（1），所述石墨烯敏感层（1）上设置氮化物隔离层（3），所述氮化物隔离层（3）上设置氧化铝保护层（5），所述氧化铝保护层（5）上设置高温陶瓷防护涂层（7）；

所述具体工艺步骤如下：

S1.对衬底层（2）进行清洗，依次用丙酮、无水乙醇、水超声，之后再用氮气吹干；

S2.将石墨烯敏感层（1）转移；

S3.对石墨烯进行光刻图形化,依次丙醇、异丙醇、乙醇浸泡去除残胶；

S4.利用PVD或CVD沉积氮化物薄膜作为氮化物隔离层（3）；

S5.利用蒸发、溅射或ALD工艺沉积氧化铝保护层（5）；

S6.对氧化铝保护层（5）进行刻蚀开窗处理，为开窗Ⅰ（4）；

S7.对氮化物隔离层（3）进行刻蚀开窗处理，为开窗Ⅱ（6）；

S8.利用溅射方法溅射金属对金属电极PAD（9）进行抬高处理；

S9.将金属导线（8）与金属电极PAD（9）进行键合；

S10.利用热喷涂在顶层喷涂高温陶瓷防护涂层（7）。

2.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述衬底层（2）选用SiC晶片、蓝宝石晶片或陶瓷耐高温材料。

3.根据权利要求1一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述高温陶瓷防护涂层（7）选用氧化铝或二硅化钼高温陶瓷材料。

4.根据权利要求1一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述S2中石墨烯敏感层（1）采用湿法转移工艺制备，湿法转移后利用垂直气象干燥法结合真空排气法保证薄膜表面平整，减少薄膜褶皱和裂纹；在N₂+H₂流通的氛围下利用高温烘焙增强薄膜与衬底层（2）之间的范德华力，并利用H₂的高还原特性耗尽薄膜与衬底层（2）之间的残留O₂，进一步防止石墨烯高温下被氧化。

5.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述S3中用氧等离子体对石墨烯进行光刻图形化。

6.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述S6中对氧化铝保护层（5）开窗采用等离子体刻蚀方式进行处理；所述S7中对氮化物隔离层（3）开窗采用等离子体刻蚀方式进行处理。

7.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述S8中金属电极PAD（9），置于石墨烯边缘位置，提供石墨烯电信号传输通道。

8.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述S9中金属电极PAD（9）与金属导线（8）之间利用直接热压方式进行键合，将电信号导出至外界环境。

9.根据权利要求1所述一种石墨烯传感器复合热防护结构，其特征在于：所述高温陶瓷防护涂层（7）将氧化铝保护层（5）、金属电极PAD（9）、金属导线（8）覆盖。