在航空发动机燃烧室、重型燃气轮机等重大动力装备中，稳定可靠的高温压力测量，是实现装备状态监测、性能优化与故障预警的重要基础。当前主流的高温压力传感技术路线主要分为电容式、光纤式与压阻式三类；其中半导体压阻式传感器凭借结构简洁、输出灵敏度高、易于集成等优势，更符合工程化落地的应用需求。但传统硅基压阻传感器存在固有限制，随着工作温度升高，硅材料的本征载流子浓度会急剧上升，导致传感器在150℃以上环境中的可靠性显著衰减。作为第三代宽禁带半导体的核心材料之一，碳化硅（SiC）具备宽禁带宽度、优异的热稳定性、出色的力学性能与稳定的压阻效应，为突破高温压力测量的技术瓶颈提供了关键可行路径。

针对高温环境下的压力监测需求，大连理工大学梁红伟教授团队设计并实现了一款基于4H-SiC外延层的全SiC一体式压阻式高温MEMS压力传感器，通过有限元模型对敏感膜片结构及电热力耦合特性进行了系统仿真，并创新性地提出了飞秒激光预加工结合感应耦合等离子体（ICP）干法刻蚀的复合膜片工艺，所制备的MEMS压力传感器有效避免了键合界面的热失配问题，在0 ~ 3 MPa量程内展现出良好的线性输出与极低的迟滞误差。这项研究为全SiC高温压力传感器的设计与制备提供了参考，相关研究成果以“全SiC一体式压阻式高温压力传感器仿真与制备”为题发表在《微处理机》期刊上。

目前，SiC压阻式压力传感器主要通过异质外延或SiC薄膜键合实现，通常存在工艺复杂、加工难度较大、界面质量不高以及可靠性隐患等问题。在这项工作中，研究团队提出一种基于4H-SiC外延层的全SiC一体式压阻结构。该器件的SiC压敏电阻由SiC衬底上的外延材料经过刻蚀形成，通过单片集成规避键合界面可能引起的热失配和可靠性问题。

为了确定理想的敏感膜片结构，研究团队采用COMSOL建立参数化有限元模型，在3 MPa满量程载荷下，对比了圆膜（直径1800 μm）与方膜（边长1800 μm）的应力与挠度分布。仿真结果表明，虽然方膜具有更高的灵敏度潜力，但考虑到非线性、疲劳及对准误差风险，研究团队最终选择了综合性能更优的圆膜方案。同时，研究团队开展了0 ~ 500℃温域内的电热力耦合仿真。在10 V激励电压下，传感器在0℃时的满量程输出电压为43.607 mV；在25℃室温下满量程输出约为42.685 mV（对应灵敏度约为1.42 mV/(V·MPa)）；随着温度上升至500℃，满量程输出单调下降至28.066 mV，降幅约35.6%。这阐明了高温下材料压阻及电学参数随温度演化对灵敏度衰减的影响规律，为后续标定与温度补偿提供了理论依据。

在器件制备方面，研究团队首先在4H-SiC外延片表面通过光刻开窗和金属硬掩膜，采用ICP干法刻蚀形成压敏电阻及其图形结构；随后沉积并退火形成欧姆接触电极，制备金属互连线以构成惠斯通全桥；最后沉积SiO₂钝化层，并通过开窗暴露电极和测试端口，以保证器件后续封装及高温测试过程中的电学稳定性。针对SiC材料硬度高、深体刻蚀难度大的难题，研究团队提出飞秒激光预加工与ICP刻蚀结合的复合膜片制备方案。复合工艺处理后的膜片表面粗糙度从单一激光刻蚀的123.5 nm降至107.9 nm，在提升加工效率的同时，有效改善了表面质量，保障了器件应力分布的一致性。

室温静态性能测试结果显示，性能最优的传感器样品在0 ~ 3 MPa范围内输出线性良好，正程满量程输出为44.554 mV，归一化灵敏度约1.49 mV/(V·MPa)，相对于线性拟合曲线的最大偏移为4.19%，迟滞误差仅为0.0045% FSO。与国内外同类研究对比，该器件灵敏度处于同量级水平，但迟滞误差显著低于已报道的多款SiC压力传感器与硅基压力传感器，体现出全SiC一体式结构在静态一致性与可重复性上的优势。研究同时指出，实测存在的零点输出电压源于压敏电阻的初始失配，主要受刻蚀工艺中电阻条尺寸波动影响，后续可通过工艺优化进一步改善。

总体而言，这项研究通过结构设计与工艺优化，成功制备出具有较低迟滞误差的全SiC一体式压阻式高温压力传感器。研究团队指出，未来可在掺杂均匀性、电极优化与温度补偿等方面深入研究，以进一步提升压力传感器的综合性能与环境适应性。