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经过多年来的研究表明,尽管锰铜合金的压阻系数不是很高,但由于它具有灵敏度高、响应快、线性较好、电阻温度系数小等特点,非常适合于制作超高压力传感器。其有效量程为1~50GPa,是目前测压上限最高的压力传感器,广泛应用于研究材料中弹塑性波的传播特性、动态断裂、层裂、相变、炸药爆轰等方面。
本论文的第一部分主要对锰铜薄膜压力传感器进行了总体工艺设计。设计包括锰铜薄膜压阻传感器的膜系与结构、制备方法以及工艺参数的设计。为了锰铜传感器的微型化,采用射频磁控溅射法制备适合出了高压力测量的锰铜压力传感薄膜,基片采用不锈钢,膜层采用三明治结构,即氧化铝。锰铜.氧化铝的结构。
论文的第二部分为实验的检测和校核部分,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了样片薄膜的结构和形貌,用静态加载方法实验标定了锰铜薄膜的压阻系数。做出传感器的电阻变化——压力关系曲线。再采用最小二乘法对实验曲线进行多项式拟合,得出压阻系数的值。研究结果表明,晶粒尺寸决定了薄膜的压阻系数,经360℃热处理1h后,薄膜晶粒长大,压阻系数有着明显提高(K值达到0.02 GPa<-1>),性能达到锰铜箔的水平。