[發明專利]基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810535322.4
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108535337B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 楊麗娜
• 申請（專利權）人: 楊麗娜
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，對玻璃纖維布襯底進行清洗，清洗過程如下：將襯底依次浸泡到丙酮、乙醇、去離子水中各超聲10分鐘，取出后再用去離子水沖洗，最后用干燥的N₂氣吹干，待用；

步驟二，把SnO₂靶材放置在磁控濺射沉積系統的靶臺位置，將步驟一處理后的玻璃纖維布襯底固定在樣品托上，放進真空腔；

步驟三，將真空腔的腔體抽真空，調整真空腔內的壓強，通入氬氣，加熱玻璃纖維布襯底，利用磁控濺射法沉積一層SnO₂薄膜，然后進行原位退火，其中，SnO₂靶材與玻璃纖維布襯底的距離設定為5厘米，抽真空后腔體壓強為1×10^-6Pa，加熱玻璃纖維布襯底時腔體壓強為1.0-1.5Pa；

步驟四，在步驟三所得的SnO₂薄膜上方刮涂一層液體Ga鎵金屬，并退火，生長一層β-Ga₂O₃納米柱陣列，其中，退火溫度為700-800℃，退火時間為0.5-1.0小時；

步驟五，利用掩膜版并通過射頻磁控濺射技術在步驟四所得的β-Ga₂O₃納米柱陣列和SnO₂薄膜上面各沉積一層Ti/Au薄膜作為上下電極。

2.根據權利要求1所述的基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟三中磁控濺射法沉積一層SnO₂薄膜的濺射功率為80-100W，沉積時間為1-1.5小時；原位退火溫度為500-600℃，退火時間為1.0-2.0小時。

3.根據權利要求1所述的基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟四中在SnO₂薄膜上方刮涂一層液體Ga鎵金屬是指將鎵金屬加熱至80～100℃，形成液體鎵金屬，然后將液體Ga鎵金屬滴至SnO₂薄膜上方，利用有機硅橡膠板來回迅速刮涂，使得SnO₂薄膜上方形成一層厚度為3.0-5.0μm的Ga鎵金屬。

4.一種采用如權利要求1-3任一項所述方法制備的基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器，其特征在于，包括Ti/Au電極，柔性玻璃纖維布襯底，位于柔性玻璃纖維布襯底上的SnO₂薄膜和位于SnO₂薄膜上方的β-Ga₂O₃納米柱陣列；SnO₂薄膜位于β-Ga₂O₃納米柱陣列和柔性玻璃纖維布襯底之間，SnO₂薄膜與β-Ga₂O₃納米柱陣列之間接觸面形成異質結；所述Ti/Au電極包括兩個，其中一個位于SnO₂薄膜上方，另一個位于β-Ga₂O₃納米柱陣列上方。

5.根據權利要求4所述的基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器，其特征在于，所述β-Ga₂O₃納米柱陣列分布面積小于SnO₂薄膜面積，位于SnO₂薄膜上方的Ti/Au電極和β-Ga₂O₃納米柱陣列均位于SnO₂薄膜一側。

6.根據權利要求4或5所述的基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器，其特征在于，所述SnO₂薄膜與玻璃纖維布襯底的大小對等，面積均為2.0×2.0～3.0×3.0cm²；玻璃纖維布襯底的厚度為2.0-3.0μm，SnO₂薄膜的厚度為1.0-1.5μm；β-Ga₂O₃納米柱的直徑為50-100nm，長度為150～300nm，若干β-Ga₂O₃納米柱構成β-Ga₂O₃納米柱陣列。