CN110455317A - 一种耐高温柔性传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温柔性传感器及其制备方法，所述耐高温柔性传感器包括云母衬底，覆盖在所述云母衬底表面的导电层和在所述导电层上形成的金属电极。本发明所述耐高温柔性传感器采用的是在云母上生长导电层，所制备的柔性传感器具有较强的耐高温性能，结构简单，质量轻薄；且采用脉冲激光沉积的制备工艺简单，与传统的镀膜工艺及半导体工艺兼容，能够实现光刻和离子刻蚀，从而能够更简单、更高效率的实现柔性传感器的产业化生产。

Description

一种耐高温柔性传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种耐高温柔性传感器及其制备方法。
背景技术
柔性传感器是一种能够将环境信号转化为电学信号的电子元器件。由于具备柔性的特点，柔性传感器相较于传统的硬性传感器，不会因为形变而损坏，因此，其所能适用的应用范围更加广泛。柔性传感器可以集成在手套、衣服、仿生假肢，甚至是人体内部等区域收集信号，在人类动作检测、健康护理、人工智能等方面具有潜在的应用前景。
现有技术中的柔性传感器主要包括柔性基体、导电层和金属电极；所述导电层覆盖在所述柔性基体上，再将所述导电层连接金属电极，即可组成柔性传感器。其中，柔性基体材料是柔性传感器能够弯曲折叠的基础，导电层主要是将各种环境信号转化为电学信号，金属电极则是将器件与外界进行连接。所述柔性基体为聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物、聚对苯二甲酸类塑料(PET)、聚酰亚胺塑料(PI)、丝织品、纸等柔性材料组成；所述导电层为碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、金属纳米线、金属纳米带等材料组成。
由于柔性基体主要是聚合物材料等有机物，它们的熔点低，在高温(≧300℃)下容易损坏，所以绝大多数的柔性传感器的工作温度都是在室温，目前尚未制备出能够在高温(≧300℃)的环境下工作的柔性传感器。这限制了柔性传感器在航天电力电子、地下油气勘探、冶金机械加工等高温极端领域的应用。
发明内容
基于此，为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种具有较强的耐高温性能，结构简单，质量轻薄的柔性传感器。
所述耐高温柔性传感器，包括云母衬底，覆盖在所述云母衬底表面的导电层和在所述导电层上形成的金属电极。
相对于现有技术，云母是一种层状结构的无机材料，厚度比较薄时，展现出良好的柔韧性，同时还具备优异的透明性，在可见光的透过率超过80％，最主要的是它的熔点高(1150-1300K)，能同时具备耐受700℃的高温，保持化学稳定性，是一种绝佳的耐高温柔性衬底。以云母作为衬底材料，可以制备出能够在高温下工作的柔性传感器。
进一步地，所述云母衬底的厚度为10～100μm。以云母作为衬底材料，首先它需要能够提供弯曲特性，所以云母不能太厚，太厚则器件不具备柔性，太薄则容易在使用过程中损坏。
进一步地，所述导电层为La0.7Sr0.3MnO3薄膜。导电层的作用是将各种环境信号转化为电学信号。采用Mn基钙钛矿氧化物La0.7Sr0.3MnO3作为导电层，其在20K-777.15K的温度范围内的电阻都在万欧姆级别；同时，对环境信号(如光、磁性)的刺激反应敏感，可用于制备高温下工作的柔性传感器件。
进一步地，所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为80～200nm。由于La0.7Sr0.3MnO3薄膜是应用在柔性衬底的表面，所制备的La0.7Sr0.3MnO3薄膜厚度要求在80～200nm以内。当La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度太厚时，导电层则对外界环境信号不灵敏；当La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度太薄时，易会因为导电层的电阻太大，而无法测量。
进一步地，所述金属电极的厚度为0.5～1μm。由于金属电极是应用在柔性衬底上，所以不能太厚。若金属电极太厚，则当弯曲传感器时，金属电极易由于应力的作用而从导电层上脱落。
本发明还提供了一种制备工艺简单，与传统的镀膜工艺及半导体工艺兼容的耐高温柔性传感器制备方法。
本发明所述耐高温柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备云母衬底；
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层；
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器。
相对于现有技术，云母是一种层状结构的无机材料，厚度比较薄时，展现出良好的柔韧性，同时还具备优异的透明性，在可见光的透过率超过80％，最主要的是它的熔点高(1150-1300K)，能同时具备耐受700℃的高温，保持化学稳定性，是一种绝佳的耐高温柔性衬底。以云母作为衬底材料，可以制备出能够在高温下工作的柔性传感器。
进一步地，在所述步骤S1中，所述云母衬底的具体制备步骤为：先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在胶带上，然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到10～100μm。
以云母作为衬底材料，首先它需要能够提供弯曲特性，所以云母不能太厚，太厚则器件不具备柔性，太薄则容易在使用过程中损坏。
进一步地，所述导电层为La0.7Sr0.3MnO3薄膜。
导电层的作用是将各种环境信号转化为电学信号。采用Mn基钙钛矿氧化物La0.7Sr0.3MnO3作为导电层，其在20K-777.15K的温度范围内的电阻都在万欧姆级别；同时，对环境信号(如光、磁性)的刺激反应敏感，可用于制备高温下工作的柔性传感器件。
进一步地，所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜通过脉冲激光沉积法制得，其具体操作步骤为：将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，并沉积在云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。
进一步地，所述脉冲激光沉积法的具体操作条件为：沉积温度为600～700℃，腔体氧分压为1～15Pa，激光能流频率为1～2Hz，激光能流密度1.0～2.5J cm-2。
采用脉冲激光沉积法(PLD)制备导电层，沉积温度、腔体氧分压、激光能流频率、激光能流密度对所制备的薄膜的性能具有十分重要影响。沉积温度越高，则薄膜在衬底表面重新形核结晶将会更加容易，薄膜的结晶性越好则器件的性能越好。适宜的氧分压则能够降低半导体层的电子数目，从而降低器件的功耗。激光能流密度较低，会使得靶材熔融不彻底，在样品表面形成颗粒物；激光能流密度太高的能量则会使样品表面很粗糙。本发明通过上述脉冲激光沉积法，并合理控制工艺条件，制备获得表面平整、晶体结构取向一致，且电学性能良好、对环境信号(如光、磁场等)反应敏感的导电层。
进一步地，在所述步骤S3中，以金属Pt作为靶材，通过脉冲激光沉积法形成所述金属电极的具体操作条件为：沉积温度为25～100℃，腔体氧分压为5.0×10-5～1.0×10-3Pa，激光能流频率为6～10Hz，激光能流密度为1.0～2.5J cm-2。
采用脉冲激光沉积法制备金属Pt电极，通过对沉积温度、腔体氧分压、激光能流频率、激光能流密度的合理控制，可以在较低温度下，获得表面平整、晶体结构取向一致，且电学性能良好的金属电极。
进一步地，在所述步骤S1中，所述胶带为双面聚酰亚胺高温胶带。
附图说明
图1为本发明耐高温柔性传感器的结构示意图。
图2为图1中A-A截面的剖视图。
图3为本发明耐高温柔性传感器的云母衬底和La0.7Sr0.3MnO3薄膜的XRD图。
图4为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同温度下电阻随曲率半径变化的示意图。
图5为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同曲率半径下的电阻变化率示意图。
图6为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同曲率半径下电阻变化率随温度变化的示意图。
图7为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同磁场条件下电阻随温度变化的示意图。
图8为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同磁场方向下电阻随磁场变化的示意图。
图9为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜的光响应示意图。
图10为本发明耐高温柔性传感器的疲劳测试示意图。
具体实施方式
本发明的发明人多年专注于柔性传感器的研究，特别是致力于研究出能够在高温(≧300℃)的环境下工作的柔性传感器，以弥补现有技术的柔性传感器无法在航天电力电子、地下油气勘探、冶金机械加工等高温极端领域的应用缺陷。
发明人尝试了多种无机基体，但均难以同时满足柔性和耐高温两种特性；直到开始研究具有耐高温特性、且具有层状结构的云母片，并创造性的采用“先切割、再重复胶带黏贴”的物理剥离法，获得微米级的云母薄片，该云母薄片能同时满足柔性和耐高温两种特性。
进一步，钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，常被应用在固体燃料电池、固体电解质、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域。而本发明的发明人通过脉冲激光沉积法，将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，制备获得表面平整、晶体结构取向一致，且电学性能良好、对环境信号(如光、磁场等)反应敏感的La0.7Sr0.3MnO3薄膜导电层。
最后，通过在导电层上形成金属电极，即获得了本发明的耐高温柔性传感器。
本发明先制备耐高温柔性传感器，再检测所述耐高温柔性传感器的耐高温、耐疲劳特性，并测试所述耐高温柔性传感器在不同曲率半径下的电阻变化率、电阻随温度的变化率、及对磁场和光电的响应等。
请同时参阅图1和图2，图1为发明耐高温柔性传感器的结构示意图，图2为图1中A-A截面的剖视图。本发明所述耐高温柔性传感器，包括云母衬底1，覆盖在所述云母衬底1上的导电层2和在所述导电层2上形成的金属电极3。
作为优选，所述云母衬底为矩形片状；所述导电层覆盖在所述云母衬底的表面；且所述金属电极为2个或4个。当所述金属电极为2个时，2个所述金属电极为长条形，且覆盖在所述导电层相互平行的两条边上；当所述金属电极为4个时，4个所述金属电极分别设置在所述导电层的4个角位上。
本发明所述耐高温柔性传感器的制备方法，主要包括以下步骤：
S1：制备云母衬底。
作为优选，所述云母衬底的具体制备步骤为：先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在胶带上，然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到10～100μm。
作为优选，所述云母片为商业购买的矩形片状材料；所述胶带为双面聚酰亚胺高温胶带；所述胶带的宽度与所述云母薄片的宽度一样。
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层。
作为优选，所述导电层为La0.7Sr0.3MnO3薄膜。所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为80～200nm。La0.7Sr0.3MnO3是一种备受关注的功能型氧化物材料，具有显著的磁电输运特性。它是一种半金属材料，Sr的掺杂是控制费米能级上的载流子浓度，使它具有良好的电学性能，同时对环境信号(如光)的刺激有所反应。也是一种居里温度(～369K)很高的铁磁材料，对磁场十分敏感，是制备磁性功能型器件的绝佳材料。
进一步，作为优选，所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜通过脉冲激光沉积法制得，其具体操作步骤为：将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，并沉积在云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。所述脉冲激光沉积法的具体操作条件为：沉积温度为600～700℃，腔体氧分压为1～15Pa，激光能流频率为1～2Hz，激光能流密度1.0～2.5J cm-2。
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器。
作为优选，所述金属电极的厚度为0.5～1μm。
进一步，作为优选，所述金属电极是采用金属Pt或Au作为靶材。金属电极是器件和外界仪器或者电路相连接的桥梁。采用贵金属Pt或Au作为电极，这两种金属不仅导电性良好，而且在高温下也不会发生氧化而生成为相应的氧化物，而致使电极不导电。同时它们的功函数也相对来说比较低，能够降低功耗。
作为优选，当以金属Pt作为靶材时，通过脉冲激光沉积法形成所述金属电极的具体操作条件为：沉积温度为25～100℃，腔体氧分压为5.0×10-5～1.0×10-3Pa，激光能流频率为6～10Hz，激光能流密度为1.0～2.5J cm-2。
请参阅图3，图3为本发明耐高温柔性传感器的云母衬底和La0.7Sr0.3MnO3薄膜的XRD图。图中：LSMO表示La0.7Sr0.3MnO3薄膜；Mica表示云母衬底。从该XRD图可以看出，通过上述制备方法得到的在云母衬底的表面生长的La0.7Sr0.3MnO3薄膜为多晶结构，主要的峰值为(001)、(110)和(002)。
以下通过具体实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
本发明所述耐高温柔性传感器的制备方法为：制备云母衬底，然后在所述云母衬底的表面制备导电层，最后在所述导电层上形成金属电极，得到耐高温柔性传感器。具体包括以下步骤：
S1：制备云母衬底：
先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在双面聚酰亚胺高温胶带上，使所述胶带的宽度与所述云母薄片的宽度一样；然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到10μm。
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层：
通过脉冲激光沉积法，将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，且沉积到云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。采用脉冲激光沉积法生长导电层的生长条件为：沉积温度600℃，腔体氧分压为2Pa，激光能流频率为1Hz，激光能流密度1.0J cm-2。获得所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为150nm。
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器：
以金属Pt作为靶材，采用脉冲激光沉积法生长金属电极的生长条件为：沉积温度为25℃，腔体氧分压为5.0×10-5Pa，激光能流频率为6Hz，激光能流密度为1.0J cm-2。获得所述金属电极的厚度为0.8μm。
实施例2
本实施例2与实施例1的耐高温柔性传感器制备步骤相同，其区别在于制备过程中各条件参数的不同。
S1：制备云母衬底：
先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在双面聚酰亚胺高温胶带上，使所述胶带的宽度与所述云母薄片的宽度一样；然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到50μm。
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层：
通过脉冲激光沉积法，将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，且沉积到云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。采用脉冲激光沉积法生长导电层的生长条件为：沉积温度650℃，腔体氧分压为9Pa，激光能流频率为1.5Hz，激光能流密度1.8J cm-2。获得所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为200nm。
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器：
以金属作为靶材，采用脉冲激光沉积法生长金属电极的生长条件为：沉积温度为60℃，腔体氧分压为5.0×10-4Pa，激光能流频率为8Hz，激光能流密度为1.8J cm-2。获得所述金属电极的厚度为1μm。
实施例3
本实施例3与实施例1、实施例2的耐高温柔性传感器制备步骤相同，其区别在于制备过程中各条件参数的不同。
S1：制备云母衬底：
先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在双面聚酰亚胺高温胶带上，使所述胶带的宽度与所述云母薄片的宽度一样；然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到95μm。
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层：
通过脉冲激光沉积法，将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，且沉积到云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。采用脉冲激光沉积法生长导电层的生长条件为：沉积温度700℃，腔体氧分压为15Pa，激光能流频率为2Hz，激光能流密度2.5J cm-2。获得所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为90nm。
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器：
以金属作为靶材，采用脉冲激光沉积法生长金属电极的生长条件为：沉积温度为100℃，腔体氧分压为1.0×10-3Pa，激光能流频率为10Hz，激光能流密度为2.5J cm-2。获得所述金属电极的厚度为0.5μm。
性能对比
由实施例1-3制备得到的耐高温柔性传感器1-3对应的性能如表1所示。由表1可知，随着采用脉冲激光沉积法制备La0.7Sr0.3MnO3薄膜的沉积温度、腔体氧分压、激光能流频率和激光能流密度的增加；所制备得到的La0.7Sr0.3MnO3薄膜结晶性越好，而导电性则降低，表面平整性和厚度是在制备条件参数范围的中间值时较优。而对于整体耐高温柔性传感器而言，随着采用脉冲激光沉积法制备La0.7Sr0.3MnO3薄膜和金属电极的沉积温度、腔体氧分压、激光能流频率和激光能流密度的增加；耐高温柔性传感器的磁性越差，而化学稳定性和力学性能越好，对透明度的影响不大。
表1实施例1-3所制备得到的耐高温柔性传感器1-3的性能对比情况
请参阅图4，图4为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同温度下电阻随曲率半径变化的示意图。首先，可以看到随着环境温度越高，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻越低，La0.7Sr0.3MnO3薄膜呈现半导体特性；其次，可以看到La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻随着曲率半径的增大而增大，也就是说，不管是在常温25℃，还是500℃的高温下，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对应力都有一个良好的响应，而且在高温下对应力的响应更加明显。
请参阅图5，图5为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同曲率半径下的电阻变化率示意图。(图中R0表示La0.7Sr0.3MnO3薄膜的初始电阻；△R表示：La0.7Sr0.3MnO3薄膜的初始电阻与最终电阻的电阻差。)
该图是La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同弯曲状态下的电阻率变化图，即从平整(曲率半径为0mm)→曲率半径为10mm→曲率半径为8mm→曲率半径为5mm再往回循环。从图4中可以看出，每一个曲率半径所对应的电阻变化率比都十分明显，并且，可以看到在不同应力状态下的信号是很明显、可以区分的。同时经历多次的往复测试，所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻变化率没有明显变化，进一步的说明La0.7Sr0.3MnO3薄膜的稳定性好。
请参阅图6，图6为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同曲率半径下电阻变化率随温度变化的示意图。从图6中可以看到，随着所述耐高温柔性传感器的曲率半径越小，其电阻变化率越大；并且，随着环境的温度越高，其电阻变化率也越大，也就是说，环境温度越高，所述耐高温柔性传感器对应力的响应越明显。
请参阅图7，图7为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同磁场条件下电阻随温度变化的示意图。从图7中可以看到，该图是在0T和1T两个磁场下，测试La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻随环境温度的变化而变化的情景。在20K到400K的温度范围内，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场都有响应，而且，在施加外加磁场后La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻是变小的。同时，从图7中的小图可以看出，随着环境温度的降低，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的磁阻变化率是逐渐增大的，说明环境温度越低，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场的响应越明显。
请参阅图8，图8为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同磁场方向下电阻随磁场变化的示意图。从图8中可以看到，在施加应力的状态下，并不会影响La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场的一个响应。同时，可以得到，不论是施加正向磁场，还是反向磁场，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻都是变小的，说明La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场的响应与磁场方向无关。
请参阅图9，图9为本发明耐高温柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜的光响应示意图。从图9中可以看到，在施加360nm的紫外光之后，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻值急剧下降，降至原电阻值的约1/3左右；在去除360nm的紫外光之后，La0.7Sr0.3MnO3薄膜又恢复至原电阻值。但是，由于电阻变化过于大，使得所需要的响应时间比较长。
请参阅图10，图10为本发明耐高温柔性传感器的疲劳测试示意图。该疲劳测试是将所述耐高温柔性传感器从平整状态(即曲率半径为0mm)到曲率半径为5mm的状态的一个多次循环图。在经历一个多小时、近千次的弯曲平整的疲劳测试之后，可以从图10中的3个小图中看到，在测试时间约为0.25h、3.75h和6.5h相应3个时间点的电阻变化率均均为2.5，所述耐高温柔性传感器的电阻变化率仍然没有明显的漂移，说明所述耐高温柔性传感器的耐疲劳特性和稳定性十分优异。
综上所述，本发明所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜作为导电层，具有如下特性：
(1)随着环境温度越高，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻越低，La0.7Sr0.3MnO3薄膜呈现半导体特性；
(2)在温度范围为25℃～500℃之间，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对应力都有一个良好的响应，而且在高温400～500℃下对应力的响应更加明显，可制作为应力感应器件；
(3)随着曲率半径的增大，La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻越大，表明，La0.7Sr0.3MnO3薄膜在不同应力状态下的信号是很明显、可以区分的；同时，电阻变化率没有明显变化，说明La0.7Sr0.3MnO3薄膜不会因为曲率半径的变化，而出现明显的电阻变化率偏移，La0.7Sr0.3MnO3薄膜具有良好的稳定性；
(4)在20K到400K的温度范围内，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场都有响应，可制作为磁感应器件；且环境温度越低，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场的响应越明显；
(5)La0.7Sr0.3MnO3薄膜对磁场的响应与磁场方向无关；
(6)La0.7Sr0.3MnO3薄膜对光的相应明显，可制作为光敏感应器件。
(7)在经历一个多小时、近千次的弯曲平整的疲劳测试之后，本发明所述耐高温的柔性传感器的La0.7Sr0.3MnO3薄膜电阻变化率仍然没有明显的漂移，说明所述耐高温柔性传感器的耐疲劳特性和稳定性十分优异。
相对于现有技术，本发明所述明耐高温柔性传感器具有如下优点：
(1)在温度范围为25℃～500℃之间，La0.7Sr0.3MnO3薄膜对应力都有一个良好的响应，而且在高温500℃下对应力的响应更加明显，是一种适用于在高温(≧300℃)环境下工作的柔性传感器，填补了柔性传感器在航天电力电子、地下油气勘探、冶金机械加工等高温极端领域的应用空白。
(2)对应力、磁场和光均具有良好的响应，可以用于制作相应的应力传感器件、磁传感器件和光敏感应器件。
(3)近千次的弯曲平整的疲劳测试之后，本发明所述耐高温的柔性传感器的电阻变化率仍然没有明显的漂移，说明本发明所述耐高温柔性传感器具有良好的响应特性、耐疲劳特性、以及稳定性。
(4)通过在微米级的云母衬底的表面生长La0.7Sr0.3MnO3薄膜，所制备的柔性传感器结构简单，质量十分轻薄，是一般柔性应力传感器的十几分之一。
(5)采用脉冲激光沉积法制备柔性应力传感器的制备工艺简单，与传统制备镀膜和半导体的工艺兼容，能够实现光刻和离子刻蚀，从而能够更简单、高效的实现柔性传感器件的微型化和集成化，易于产业化生产。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种耐高温柔性传感器，其特征在于：包括云母衬底，覆盖在所述云母衬底表面的导电层和在所述导电层上形成的金属电极。
2.根据权利要求1所述耐高温柔性传感器，其特征在于：所述云母衬底的厚度为10～100μm。
3.根据权利要求2所述耐高温柔性传感器，其特征在于：所述导电层为La0.7Sr0.3MnO3薄膜。
4.根据权利要求3所述耐高温柔性传感器，其特征在于：所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜的厚度为80～200nm。
5.根据权利要求4所述耐高温柔性传感器，其特征在于：所述金属电极的厚度为0.5～1μm。
6.一种制备如权利要求1～5任意一项所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：制备云母衬底；
S2：在所述云母衬底的表面制备导电层；
S3：在所述导电层上形成金属电极，制得耐高温柔性传感器。
7.根据权利要求6所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述云母衬底的具体制备步骤为：先将云母片剖切成厚度约为0.2～0.5mm的云母薄片；再将云母薄片粘在胶带上，然后缓慢弯曲胶带，使最底层的一层云母从云母薄片上分离出来；重复此步骤，直至云母薄片的厚度达到10～100μm。
8.根据权利要求7所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述导电层为La0.7Sr0.3MnO3薄膜。
9.根据权利要求8所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述La0.7Sr0.3MnO3薄膜通过脉冲激光沉积法制得，其具体操作步骤为：将激光打在La0.7Sr0.3MnO3靶材表面，La0.7Sr0.3MnO3靶材表面瞬时熔融为La0.7Sr0.3MnO3等离子体，并沉积在云母衬底表面，形成La0.7Sr0.3MnO3薄膜。
10.根据权利要求9所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述脉冲激光沉积法的具体操作条件为：沉积温度为600～700℃，腔体氧分压为1～15Pa，激光能流频率为1～2Hz，激光能流密度1.0～2.5J cm-2。
11.根据权利要求10所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，以金属Pt作为靶材，通过脉冲激光沉积法形成所述金属电极的具体操作条件为：沉积温度为25～100℃，腔体氧分压为5.0×10-5～1.0×10-3Pa，激光能流频率为6～10Hz，激光能流密度为1.0～2.5J cm-2。
12.根据权利要求11所述耐高温柔性传感器的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述胶带为双面聚酰亚胺高温胶带。
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