[发明专利]一种监测残氧浓度的浓差式氧传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种监测残氧浓度的浓差式氧传感器，其特征在于，结构自上而下依次为：Al₂O₃基片(1)、上层多孔Pt电极(2)、钇稳定氧化锆固体电解质(3)、下层多孔Pt电极(4)、回字形致密钇稳定氧化锆层(5)、Al₂O₃绝缘层(6)和加热电极(7)，其中，上层多孔Pt电极(2)和下层多孔Pt电极(4)上各连接有一根导电丝、加热电极(7)上连接有两根导电丝，加热电极(7)呈S形排布。

2.一种权利要求1所述的监测残氧浓度的浓差式氧传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：对Al₂O₃基片进行化学清洗；

Step2：将Al₂O₃基片固定在多靶磁控溅射的衬底盘上，设置溅射室环境参数；

Step3：在第一块Al₂O₃基片上依次溅射上层多孔Pt电极(2)、钇稳定氧化锆固体电解质(3)、下层多孔Pt电极(4)和回字形致密钇稳定氧化锆层(5)，溅射完毕后保留Al₂O₃基片，得到上半部分芯体；

Step4：在第二块Al₂O₃基片上依次溅射Al₂O₃绝缘层(6)和加热电极(7)，溅射完毕后去掉Al₂O₃基片，得到下半部分芯体；

Step5：在上层多孔Pt电极(2)和下层多孔Pt电极(4)上各连接一根导电丝、在加热电极(7)上连接两根导电丝，将上半部分芯体与下半部分芯体叠加到一起并叠压得到初产品；

Step6：对叠压后得到的初产品进行热退火处理；

Step7：在上层多孔Pt电极(2)、钇稳定氧化锆固体电解质(3)、下层多孔Pt电极(4)、回字形致密钇稳定氧化锆层(5)和Al₂O₃绝缘层(6)的外侧涂覆陶瓷密封胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step2中，溅射室的环境参数具体如下：真空抽至4×10^-5Pa～6×10^-3Pa，通入O₂与Ar的混合气体，O₂与Ar的体积比例为1：1～20，气体流速16sccm～75sccm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3中，溅射上层多孔Pt电极(2)和下层多孔Pt电极(4)的工艺参数为：以购买得到的电极用商业Pt靶材作为目标靶材，设置溅射室的压力为20Pa～80Pa、薄膜沉积速度为6nm/min～15nm/min、薄膜沉积厚度为0.2μm～3μm，采用直流溅射的方式进行溅射沉积。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3中，溅射钇稳定氧化锆固体电解质(3)的工艺参数为：将掺杂有质量比例为3％～8％的Y₂O₃的钇稳定氧化锆制备成溅射用靶材，设置靶基距为90mm、溅射室压力为0.1Pa～0.75Pa、薄膜沉积速度为2nm/min～5nm/min、薄膜沉积厚度为0.3μm～12μm，采用射频溅射的方式进行溅射沉积。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在Step3中，溅射回字形致密钇稳定氧化锆层(5)的工艺参数为：将掺杂有质量比例为3％～8％的Y₂O₃的钇稳定氧化锆制备成溅射用靶材，首先利用PI高温胶带对下层多孔Pt电极(4)进行溅射遮挡，然后设置沉积功率为400W、溅射室压力为0.1Pa～0.75Pa、薄膜沉积速度为2nm/min～5nm/min、薄膜沉积厚度为0.3μm～12μm，采用射频溅射的方式在下层多孔Pt电极(4)上进行溅射沉积，溅射完毕机械撕掉PI高温胶带。