[發明專利]一種室溫檢測NH3的氣體傳感器的制作方法

無效

• 申請號: 201310218295.5
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103308560A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李冬梅;詹爽;梁圣法;陳鑫;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: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 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

本發明屬于基于柔性襯底的氣體傳感器技術領域，特別是一種通過高溫煅燒得到的可室溫下檢測NH₃的α-Fe₂O₃-ZnO敏感膜，并用化學刻蝕的方法將該敏感膜從SiO₂基片上分離下來，轉移至柔性襯底的電極表面，從而制得能夠室溫檢測NH₃的氣體傳感器。

背景技術

隨著科學的發展，傳感器的應用日漸開闊，制造出一種輕便，廉價，可大面積制造的傳感器勢在必行。基于柔性襯底的氣體傳感器由于其柔韌性等種種優點而使很多問題得到根本性的改善，從而使其具有更加開闊的應用前景。另外由于其耐熱性的限制，在制備過程中應盡量避免高溫煅燒。

氨氣對口、鼻膜及上呼吸道有很強的刺激作用，對環境有著巨大的危害。因此，精確檢測空氣中氨氣的濃度具有十分重要的意義。目前監測氨氣的氣敏傳感器已被廣泛運用于市政、消防、燃氣、石油、化工、儲運等行業。傳統的傳感器設計是以氧化鋁陶瓷片或者氧化鋁陶瓷管為基底，需要在加熱條件下工作。隨著物聯網的快速發展，設計便攜式、低功耗的傳感器受到廣泛的關注，以往需要加熱下工作的傳感器已不能滿足低功耗的要求。從而，制作一種常溫、便攜的傳感器具有十分重要的意義。

近年來，基于柔性襯底的氣體傳感器，采用柔韌、輕便、廉價的聚酰亞胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為襯底，在襯底表面制作電極，在電極表面沉積適用于室溫下檢測氣體的敏感膜，從而可較好的滿足傳感器的便攜、低功耗等需求。因此，制備一種能夠在室溫檢測NH₃的氣體傳感器成為一項非常重要的任務。

日前，用α-Fe₂O₃-ZnO作為敏感材料，通過旋涂、滴涂、浸涂或絲網印刷等方式將此材料涂覆在SiO₂基片上，干燥蒸發掉涂層中的溶劑。然后高溫煅燒，得到α-Fe₂O₃-ZnO敏感膜，利用HF酸刻蝕掉下層的SiO₂，將敏感膜與襯底分離。在柔性襯底的電極表面涂覆一層導電銀漿，將敏感膜與柔性襯底結合起來，從而制得室溫檢測NH₃的柔性氣體傳感器，不僅滿足了柔性傳感器的需求，而且可在室溫下對NH₃氣體進行檢測。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種基于柔性襯底的在常溫下檢測NH₃的氣體傳感器的制作方法，以解決無機敏感膜成膜不均的問題，達到敏感材料成膜均勻，與柔性襯底之間粘合牢固的目的。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種室溫檢測NH₃的氣體傳感器的制作方法，包括：在柔性襯底表面制作金屬電極；制作α-Fe₂O₃-ZnO敏感膜；以及將α-Fe₂O₃-ZnO敏感膜與柔性襯底具有金屬電極的表面結合，形成在室溫檢測NH₃的氣體傳感器。

上述方案中，所述在柔性襯底表面制作金屬電極，包括：清洗柔性襯底，在該柔性襯底表面涂敷光刻膠，并對該光刻膠進行光刻，刻掉柔性襯底表面用于形成金屬電極處的光刻膠，在柔性襯底表面形成電極圖形；接著采用電子束蒸發在具有電極圖形的柔性襯底上依次沉積Cr膜和Au膜；最后剝離光刻膠及光刻膠上的Cr膜和Au膜，形成表面具有金屬電極的柔性襯底。所述柔性襯底包括PI、PET或PEN。所述在柔性襯底表面涂敷的光刻膠為正膠，包括9920或3220。

上述方案中，所述制作α-Fe₂O₃-ZnO敏感膜，包括：

混合工序：將FeSO₄·7H₂O、CO(NH₂)₂溶于水，在轉速為10-180轉/分鐘的磁力攪拌下，將上述溶液攪拌3分鐘至4小時，得到混合溶液；

反應工序：將得到的混合溶液在0℃至180℃下回流0.5小時至36小時，然后將沉淀物離心、洗滌及干燥，得到α-Fe₂O₃的前驅體；

煅燒工藝：將得到的α-Fe₂O₃的前驅體在300℃至1000℃煅燒0.5小時至4小時，并自然冷卻到室溫；