薄膜热电堆(Cu/Cu55Ni45)热流传感器的制备工艺及性能研究

本文首先通过磁控溅射技术在单晶Si和Al₂O₃陶瓷衬底上分别依次沉积厚度为600 nm的Cu和Cu55Ni45薄膜,然后使用微加工技术在10 mm×10 mm的衬底区域内制备了200对串联的热电偶组成薄膜热电堆结构,最后采用反应溅射联合硬掩膜沉积了不同厚度的氧化铝热阻层,使串联的热电偶分别产生冷端和热端。根据Seebeck效应,在热流的作用下薄膜热电堆冷热两端的温差使传感器输出热电信号,实现对热流密度的测量。通过对薄膜热电堆的表征与标定,结果表明：沉积在Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底上的Cu/Cu55Ni45热电堆中,Cu膜粗糙度分别为20和60 nm, Cu55Ni45膜粗糙度分别为15和20 nm,电阻分别为38.2Ω和2.83 kΩ,灵敏度分别为0.069 45和0.026 97 mV/(kW·m^-2)。具有不同表面粗糙度的单晶Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底会影响在其表面沉积的Cu/Cu55Ni45热电堆表面粗糙度,进而导致薄膜热电...