[發(fā)明專(zhuān)利]一種NO2傳感器的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810394570.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108956707A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬峻;徐企娟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州諾登德智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/12
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發(fā)明公開(kāi)了一種NO2傳感器的制備方法，包括以下步驟：步驟一、清洗玻璃襯底；步驟二、采用光刻的方法在玻璃襯底的上方中間處制作Ti/Au電極作為NO2傳感器的柵極，在玻璃襯底的兩側(cè)均設(shè)有電極；步驟三、采用勻膠機(jī)在玻璃襯底上旋涂一層PMMA，旋涂時(shí)間為30s，轉(zhuǎn)速為3000 r/min；隨后對(duì)玻璃襯底進(jìn)行烘烤，使PMMA中的溶劑揮發(fā)；步驟四、通過(guò)電子束曝光技術(shù)在PMMA上制備溝槽，溝槽底部為T(mén)i/Au電極，溝槽兩側(cè)的PMMA用于支撐銅納米線(xiàn)，使它懸空在柵極上方；步驟五、采用金片貼膜電極法在玻璃襯底上制作源漏電極和源極。本發(fā)明具有高靈敏度、較低的檢測(cè)下限、耐濕性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種NO₂傳感器的制備方法。

背景技術(shù)

二氧化氮是一種棕紅色有刺激性臭味的氣體，具有強(qiáng)腐蝕性和生理刺激作用，是形成霧霾的來(lái)源之一，也是酸雨的來(lái)源之一。因此，研究高選擇性、高靈敏度的室溫NO₂氣體傳感器，對(duì)NO₂排放進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)、控制和報(bào)警變得迫不及待。

ZnO是一種重要的金屬氧化物半導(dǎo)體材料，在常溫下禁帶寬度為3.37eV，為直接帶隙半導(dǎo)體，對(duì)紫外光的吸收系數(shù)大，可以充分的吸收紫外光；而且其載流子遷移率很高，高的電子遷移率有助于具有更大的電導(dǎo)和快速的電荷分離；同時(shí)它的激子束縛能很大，約為60meV，具有優(yōu)良的光電性質(zhì)。

除此之外，由于其獨(dú)特且優(yōu)良的介電和壓電等特性，被廣泛應(yīng)用于氣體傳感器。研究表明，ZnO在工作溫度為200℃以上時(shí)對(duì)NO₂有較好的選擇性和較高的靈敏度，可探測(cè)ppb級(jí)的NO₂氣體。然而，高的工作溫度限制了氣敏元件對(duì)易燃易爆氣體的檢測(cè)，同時(shí)，在高溫工作環(huán)境中，金屬氧化物晶面會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散和燒結(jié)效應(yīng)，從而影響傳感器穩(wěn)定性。因此，降低氣敏元件的工作溫度，實(shí)現(xiàn)在室溫條件下對(duì) NO₂的高選擇性、高靈敏度，成為當(dāng)前ZnO傳感器研究的主要趨勢(shì)。

目前為止，研究者一般通過(guò)貴金屬摻雜、過(guò)渡金屬氧化物摻入和光照射等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展，小型攜帶紫外、可見(jiàn)光發(fā)光得以實(shí)現(xiàn)，光激發(fā)氣敏元件技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注，光照射成為目前實(shí)現(xiàn)高的室溫氣敏特性的最具價(jià)值和最有前途的方法。

隨著工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，能源的大量使用，如煤炭、天然氣、石油等燃燒帶來(lái)的有毒有害氣體，已經(jīng)成為了威脅人類(lèi)健康和安全的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。NO₂作為一種有毒氣體。能夠引起光化學(xué)煙霧和酸雨等，從而危害植物的生長(zhǎng)并對(duì)建筑物產(chǎn)生腐蝕。即使是在ppm的量級(jí)，它也會(huì)傷害人類(lèi)的消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家會(huì)議列出空氣中的安全標(biāo)準(zhǔn)濃度是3ppm。職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)是5ppm。由此可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)低廉的、實(shí)用的并具有高靈敏度的NO₂氣體傳感器十分必要。

基于這種需求，各國(guó)學(xué)者都在致力于開(kāi)發(fā)具有高性能的NO₂氣體傳感器并被應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)生產(chǎn)安全等方面。包括Si材料、有機(jī)材料、氧化物半導(dǎo)體材料等。其中基于氧化物半導(dǎo)體敏感材料的傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)快、選擇性好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，很適合用于實(shí)時(shí)、連續(xù)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有技術(shù)中的 NO₂傳感器還存在靈敏度不夠高、基線(xiàn)漂移嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種NO₂傳感器的制備方法，本發(fā)明具有高靈敏度、較低的檢測(cè)下限、耐濕性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明提出的一種NO₂傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、清洗玻璃襯底；