[發(fā)明專利]一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法

無效

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• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN102965622A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 李冬梅;陳鑫;梁圣法;詹爽;張培文;路程;謝常青;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/18;C23C14/58;G01N27/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發(fā)明涉及氣體傳感器敏感膜制備技術領域，尤其涉及一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，可應用傳感器或催化等領域。

背景技術

一氧化碳(CO)氣體是一種無色、無臭、無味的有毒有害氣體，常見于我們的生活當中。凡含碳的物質燃燒不完全時，都可產生CO氣體。在工業(yè)生產中接觸CO的作業(yè)不下70余種，如冶金工業(yè)中煉焦、煉鐵、鍛冶、鑄造和熱處理的生產；化學工業(yè)中合成氨、丙酮、光氣、甲醇的生產礦井放炮、煤礦瓦斯爆炸事故；碳素石墨電極制造等，而使用柴油、汽油的內燃機廢氣中也含CO約1％～8％。一氧化碳進入人體之后會和血液中的血紅蛋白結合，進而使血紅蛋白不能與氧氣結合，從而引起機體組織出現(xiàn)缺氧，導致人體窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。

氫氣(H₂)在空氣中則極易發(fā)生爆炸，會對人的生命及財產造成很大的損害。因此檢測CO和H₂在工業(yè)生產、環(huán)境保護、醫(yī)療護理等方面非常重要。檢測CO和H₂的傳感器中，有電化學傳感器、紅外傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、半導體傳感器等。電化學傳感器有著易于中毒的缺點，紅外傳感器成本高，而且不易攜帶，催化燃燒式氣體傳感器則選擇性比較差。而半導體氣體傳感器是通過半導體敏感膜與氣體的吸附和反應從而引起其電學特性的變化，通過檢測其變化來達到識別和檢測其濃度的功能，半導體敏感膜的種類多樣，制備工藝簡單，成本低，而且可以通過摻雜等手段提高其選擇性和靈敏度，因此半導體傳感器在檢測氣體方面有著較好的前景。

在以電阻變化為檢測原理的半導體氣體傳感器中敏感膜的制備是傳感器的核心。這是由于半導體傳感器是利用敏感膜與反應物發(fā)生反應而達到檢測敏感物的原理，敏感膜的選擇和制備對氣體傳感器性能有著決定性的影響。

SnO₂或ZnO都是比較成熟的半導體氣敏材料，它們在檢測CO和H₂有著良好的性能；而合理摻雜的SnO₂或ZnO敏感膜則會使進一步提高氣體傳感器在檢測CO和H₂氣體時的靈敏度和穩(wěn)定性。但是目前應用摻雜的ZnO敏感膜的氣體傳感器，大部分都是通過溶液反應后將摻雜后的ZnO復合物轉移到傳感器上，其膜的粘附性較差，有時候還需要與有機粘附劑混合后才能轉移到基底上。

因此尋找一種新型摻雜SnO₂或ZnO敏感膜成膜方式對于傳感器領域的研究和工業(yè)生產都有積極的作用。

發(fā)明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，以制備出摻雜分散Au或Pt的納米晶顆粒的敏感膜，提高敏感膜的敏感度、選擇性以及穩(wěn)定性。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種表面摻雜Au或Pt納米晶的敏感膜的制備方法，該方法先在耐高溫襯底上生長一層SnO₂或ZnO敏感膜，然后在該SnO₂或ZnO敏感膜上生長一層Au或Pt，最后在退火爐里退火得到表面摻雜Au或Pt納米晶的SnO₂或ZnO敏感膜。

上述方案中，所述耐高溫襯底為SiO₂或Al₂O₃襯底。

上述方案中，所述在耐高溫襯底上生長一層SnO₂或ZnO敏感膜，是采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射的方式實現(xiàn)的；SnO₂或ZnO敏感膜的厚度為10nm-5000nm。

上述方案中，所述在該SnO₂或ZnO敏感膜上生長一層Au或Pt，是采用電子束蒸發(fā)的方式實現(xiàn)的；Au或Pt的厚度為

上述方案中，所述在退火爐里退火，是將表面生長有Au或Pt的SnO₂或ZnO敏感膜放入溫度為550℃-1000℃的退火爐里退火30分鐘至3小時。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果在于，可以在SnO₂或ZnO敏感膜上摻雜Au/Pt納米晶顆粒，通過Au或Pt納米晶顆粒的催化作用，可以有效降低氣體吸附的勢能，從而提高SnO₂敏感膜的氣體吸附效率，同時由于Au或Pt對H₂或CO的催化效果比較好，可以較為顯著提高氣體傳感器對CO和H₂的敏感度、選擇性及穩(wěn)定性。

附圖說明