Pt thin-film resistance thermo detectors with stable interfaces for potential integration in SiC high-temperature pressure sensors
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Abstract Due to the excellent mechanical, chemical, and electrical properties of third-generation semiconductor silicon carbide (SiC), pressure sensors utilizing this material might be able to operate in extreme environments with temperatures exceeding 300 °C. However, the significant output drift at elevated temperatures challenges the precision and stability of measurements. Real-time in situ temperature monitoring of the pressure sensor chip is highly important for the accurate compensation of the pressure sensor. In this study, we fabricate platinum (Pt) thin-film resistance temperature detectors (RTDs) on a SiC substrate by incorporating aluminum oxide (Al2O3) as the transition layer and utilizing aluminum nitride (AlN) grooves for alignment through microfabrication techniques. The composite layers strongly adhere to the substrate at temperatures reaching 950 °C, and the interface of the Al2O3/Pt bilayer remains stable at elevated temperatures of approximately 950 °C. This stability contributes to the excellent high-temperature electrical performance of the Pt RTD, enabling it to endure temperatures exceeding 850 °C with good linearity. These characteristics establish a basis for the future integration of Pt RTD in SiC pressure sensors. Furthermore, tests and analyses are conducted on the interfacial diffusion, surface morphological, microstructural, and electrical properties of the Pt films at various annealing temperatures. It can be inferred that the tensile stress and self-diffusion of Pt films lead to the formation of hillocks, ultimately reducing the electrical performance of the Pt thin-film RTD. To increase the upper temperature threshold, steps should be taken to prevent the agglomeration of Pt films.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Pt thin-film resistance thermo detectors with stable interfaces for potential integration in SiC high-temperature pressure sensors
- Date Crossref
- 26/09/2024
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Xi'an Jiaotong University State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Yantai University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tsinghua University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Arkansas at Fayetteville Department of Chemical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Mechanical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shandong Laboratory of Yantai Advanced Materials and Green Manufacturing at Yantai pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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School of Instrument Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Integrated Circuits pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering — Xi'an Jiaotong University, Yantai University et Tsinghua University, avec 5 autres affiliations.
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