一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108760104A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810716038.7(22)申请日2018.07.03(71)申请人宁波工程学院地址315000浙江省宁波市海曙区翠柏路89号(72)发明人陈善亮李笑笑高凤梅王霖杨为佑(74)专利代理机构宁波市鄞州盛飞专利代理事务所(特殊普通合伙)33243代理人洪珊珊(51)Int.Cl.G01L1/18(2006.01)C01B32/977(2017.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法，属纳米材料制备技术领域。该传感器包括石墨基底、原子力显微镜探针以及负载于石墨基底上的功能单元，功能单元为N掺杂SiC纳米带，其制备方法：有机前驱体与双氰氨粉末按(1.5-3):1混合并置于石墨坩埚，并将碳纤维布衬底置于坩埚顶部；在气氛烧结炉在氩气下先加热至1000-1040℃保温8-12分钟，然后升温至1390-1420℃保温5-10分钟，升温至1490-1520℃，然后冷却至1080-1120℃，再随炉冷却至室温。本发明采用大宽厚比、低缺陷密度的单晶N掺杂SiC纳米带作为功能单元，实现了纳米带压力传感器的制备。CN108760104ACN108760104A权利要求书1/1页1.一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器包括石墨基底、原子力显微镜探针以及负载于石墨基底上的功能单元，所述的功能单元为N掺杂SiC纳米带。2.根据权利要求1所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述的N掺杂SiC纳米带的宽度为100-800nm，厚度为10-80nm。3.根据权利要求1所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述的N掺杂SiC纳米带中N的掺杂量为1-10at.％。4.根据权利要求1所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述的N掺杂SiC纳米带为n型半导体。5.根据权利要求1所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述的N掺杂SiC纳米带沿[111]方向生长。6.根据权利要求1所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，在67.03nN的压力下，其压阻系数达到10.29×10-11Pa-1。7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器，其特征在于，所述N掺杂SiC纳米带的制备方法包括如下步骤：1)将聚硅氮烷先预处理，然后与双氰氨粉末混合均匀后置于石墨坩埚中，并将碳纤维布衬底放置在坩埚顶部；预处理后的聚硅氮烷与双氰氨的质量比为(1.5-3):1；2)将石墨坩埚及衬底一起置于气氛烧结炉中，在氩气的气氛保护下先加热至1000-1040℃保温8-12分钟，然后升温至1390-1420℃保温5-10分钟，接着升温至1490-1520℃，接着先冷却至1080-1120℃，再随炉冷却至室温，制得N掺杂SiC纳米带。8.根据权利要求7所述的大宽厚比N掺杂SiC纳米带的制备方法，其特征在于，有机前驱体预处理包括热交联固化、球磨粉碎。9.一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：将N掺杂SiC纳米带超声分散在乙醇中；将含有N掺杂SiC纳米带的乙醇溶液滴在导电石墨基底上，自然晾干；在原子力显微镜导电模式下构建压力传感器。2CN108760104A说明书1/6页一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法，属纳米材料制备技术领域。背景技术[0002]压力传感器由于尺寸小、能耗低、易于集成等优点，在微电子机械系统的应用方面占据了及其重要的地位。由于其成本低廉，工业化技术成熟等特点，硅基半导体压阻式压力传感器被大量应用。然而，在高温环境中，硅材料在很小的应力条件下就会发生塑性形变，器件的可靠性被质疑。为了得到高灵敏、高精度压力传感器，目前研究多关注于有高压阻系数的材料，例如，金刚石薄膜、陶瓷、导电颗粒修饰的绝缘聚合物材料等。但这些硬脆材料，难以满足大应变，长时间使用的要求，并给器件的集成化带来了困难。[0003]SiC材料体系拥有优异的耐高温性能，有关SiC材料压阻性能的研究已有20多年。然而，之前的研究多集中在SiC单晶、多晶、非晶材料和SiC陶瓷材料。这类材料给器件的加工、小型化带来困难，并难以制作柔性器件。[0004]目前，纳米材料因为尺寸维度的降低，表现出了优异的力学性能，能够承受更大的应变。S