[發明專利]基于柔性襯底的氣敏傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201210036092.X
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN103258954A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 梁圣法;李冬梅;劉明;謝常青;陳鑫;詹爽
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，該氣敏傳感器從下往上依次為：襯底、下電極、敏感膜和上電極；其中，該敏感膜位于下電極與上電極之間，其截面部分被暴露出來，使得氣體在該截面處同敏感膜作用，充分發揮出敏感膜的敏感特性。

2.根據權利要求1所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，該敏感膜采用三層敏感膜或多層敏感膜，并均采用夾層結構。

3.根據權利要求2所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，

對于三層敏感膜，采用ABC結構，該ABC結構自下至上依次為第一金屬氧化物(A)、有機高分子聚合物(B)和第二金屬氧化物(C)；

對于多層敏感膜，采用ABAB……結構或ABCABC……結構，該ABAB……結構自下至上依次為第一金屬氧化物(A)、有機高分子聚合物(B)、第一金屬氧化物(A)、有機高分子聚合物(B)……，該ABCABC……結構自下至上依次為第一金屬氧化物(A)、有機高分子聚合物(B)、第二金屬氧化物(C)、第一金屬氧化物(A)、有機高分子聚合物(B)、第二金屬氧化物(C)……。

4.根據權利要求3所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，所述第一金屬氧化物(A)與第二金屬氧化物(C)均起到輔助敏感的作用，以根據其自身的敏感特性增強或者削弱所述有機高分子聚合物(B)對某種氣體的靈敏性，使該傳感器能夠選擇性檢測特定氣體的濃度。

5.根據權利要求3所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，對于多層敏感膜，采用ABAB……結構或ABCABC……結構，能夠形成超晶格結構。

6.根據權利要求2所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，該敏感膜夾層結構的形貌為圓形、橢圓形、正方形、長方形或不規則圖形。

7.根據權利要求2所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，該敏感膜中有機高分子聚合物(B)采用PPy或PANi，第一金屬氧化物(A)與第二金屬氧化物(C)采用MoO₃、SnO₂、ZnO、NiO或TiO₂中的任一種或任意兩種的組合。

8.根據權利要求1所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器，其特征在于，該下電極與上電極起到導電的作用，將所述敏感膜與外圍電路相連接，下電極與上電極采用金屬電極或者具有強導電性的非金屬電極MWCNTS構成。

9.一種基于柔性襯底的氣敏傳感器的制備方法，該方法包括：

在襯底上淀積一層金屬電極，在金屬電極上旋涂一層光刻膠；

對該光刻膠進行曝光和顯影，形成光刻膠圖案；

通過旋涂、蒸鍍或淀積在形成光刻膠圖案的襯底上依次沉積三層或多層敏感膜；以及

在敏感膜上淀積上電極，經過一次剝離成型。

10.根據權利要求9所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述在襯底上淀積一層金屬電極的步驟中，選擇PI薄膜或PET薄膜作為襯底，金屬電極選擇金屬銅，通過E-beam淀積工藝制作而成。

11.根據權利要求10所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述襯底厚度為75微米至125微米，金屬電極的淀積厚度為30nm-100nm。

12.根據權利要求10所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述在金屬電極上旋涂一層光刻膠的步驟中，光刻膠選取負膠5214，勻膠機設定轉速1000和時間1分鐘，在金屬電極上形成厚度3.5微米的負膠涂層。

13.根據權利要求9所述的基于柔性襯底的氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述對光刻膠進行曝光和顯影，形成光刻膠圖案的步驟中，是將基片放在80℃的熱板上，烘4分30秒，然后進行圖形曝光，曝光時間4秒，再將基片放在120℃的熱板上，烘2分鐘，之后在無掩模版的情況下曝光20秒；兩次曝光功率都保持在60W；隨后進行顯影；經過曝光顯影后，掩模版圖形區域被一層光刻膠覆蓋，非圖形區域則被溶解掉，形成光刻膠圖案。