[發明專利]一種半導體微納單晶氣敏傳感器測試系統

有效

• 申請號: 201210566058.3
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103048358A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 湯慶鑫;童艷紅;蔡彬;塔利哈爾;裴騰飛
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01R31/26
• 代理公司: 長春市東師專利事務所 22202
• 代理人: 劉延軍;趙軍

技術領域

本發明涉及氣敏傳感器測試技術領域，具體涉及一種用于半導體微納單晶的簡單穩定可靠的測試系統。?

背景技術

隨著現代科學技術的發展和人類社會的進步，一方面人類在創造了巨大的財富的同時，另一方面又給生態環境和生活環境帶來了嚴重的污染。這些污染帶來的一系列問題，如溫室效應、酸雨、臭氧層的破壞等也不容忽視，因此迅速準確地檢測到這些有毒、有害氣體成為一種迫切需要。氣敏傳感器正是在這樣的背景下得到了迅速的發展。?

在眾多的氣體傳感器中，半導體式氣體傳感器由于它成本低、壽命長以及對濕度敏感度低等優點，一直以來受到廣泛的關注和研究。但是其穩定性不夠理想，功率要求較高，必須在較高溫度下工作。上世紀九十年代中期，由于納米科技的出現，半導體微納單晶憑借其大的比表面積、簡單而大批量的生產工藝、納米單晶的較高穩定性、室溫下就可以進行信號傳輸等這些優勢，成為制備高性能的氣敏傳感器的理想材料。九州大學的Yamazoe研究組系統的研究了SnO2薄膜的晶界尺寸對其氣敏性能的影響（Sensors?and?Actuators?B?1991，3,147~155）；哈佛大學的Lieber研究組在應用硅納米線和納米帶在化學和生物監測上開展了開創性的工（SCIENCE?2001，293，1289~1292）；美國佐治亞理工學院的王中林研究組使用單晶氧化錫納米帶制備出對CO和NO₂性能穩定而且靈敏度高的傳感器（APPLIED?PHYSICS?LETTERS?2002，81,1869~1871）；加州大學的Kolmakov組使用單根超長的氧化錫納米帶做成e-nose型器件實現對多種不同氣體的檢測。?

盡管這些工作在微納單晶傳感器方面取得了較大進展，但是對微納單晶的傳感器測試系統的研究卻有些延后。目前主要的測試系統分為兩類，第一類為靜態氣敏測試系統（一種低溫靜態氣敏測試裝置，申請號：201120530129.5），它的主要特點是將目標測試氣體直接通入封閉的傳感器室。此類測試系統只能用于測量傳感器的靜態響應；另一類是流氣測試系統。目前國內氣敏元件測試裝置結構過于簡單，無法滿足屏蔽外界信號的干擾而獲得較為精確的數據；其中部分精度高的測試平臺結構較為復雜（J.?Nanosci.?Nanotechnol.?2008,?8,101~121），只能在有較高技術條件的實驗室完成。這些問題再一定程度上阻礙了半導體微納單晶氣體傳感器的發展。?

發明內容

為了實現對半導體微納單晶元件在高精度條件下的氣敏測試，本發明的提供了一種簡單可靠的測試系統，以解決現有氣敏元件動態測試裝置中存在的不足之處，實現半導體微納單晶元件對多種氣體的測量，提升了測試結果精度以及器件響應的靈敏度。?

技術方案?

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種半導體微納單晶氣敏元件測試系統，該系統主要由IC電路板1、HD78835型排針、測試芯片底座、DIP-16型測試芯片轉換座、測試腔體（KF40的四通不銹鋼管）、測試腔體配套的盲板快速連接法蘭、固定支架、與半導體電學測試系統相連的外接信號輸出端口（CS-719型軸航空接頭）組成、半導體電學測試系統、進氣系統、氣體流量監控及組分調控單元以及尾氣回收系統組成。

將制備好的SnO₂單晶納米帶場效應晶體管固定在芯片底座上，單晶納米帶場效應晶體管的各個電極與芯片底座上的電極相連；在IC電路板上焊接測試芯片轉換座和排針，使測試芯片轉換座的各個針孔和排針一一對應并且導通；IC電路板固定在固定支架上；外接信號輸出端口和排針相連，外接信號輸出端口和固定支架固定在盲板上,將以上完成連接的組件密封固定在測試腔體中；將測試腔體分別與進氣系統氣體流量監控及組分調控單元尾氣回收系統以及通過外接信號輸出端口與半導體電學測試系統相連接。?

??本發明具有以下有益效果：?

1.本發明提供的這種半導體微納單晶氣敏元件測試系統，結構簡單，方便實用；

2.整個腔體采用不銹鋼KF標準件，簡化了制作工藝，保證了系統擴展性而且可以屏蔽外界的噪聲干擾，實現實時的信號傳輸；

3.所有環節采用O型環密封保證腔體密閉性，能夠是體系真空度保持到10-^-5torr_，滿足低壓氣壓氣敏測試需求。

4.通過IC電路板，使得器件微觀電路外聯脫離測試平臺獨立進行，提高工作效率。?

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。?