[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

本發明涉及一種基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器及其制備方法，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，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。本發明的氣敏傳感器件，具有三維空間異質結界面結構，氣敏特性穩定，柔性可彎曲，工作溫度和功耗低，可用于柔性可穿戴VOC氣體檢測，在室內甲醛氣體、糖尿病患者丙酮含量以及酒駕的檢測等領域具有很大的應用前景。

技術領域

本發明屬于氣敏傳感領域，具體涉及一種基于氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列的柔性氣敏傳感器及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著我國房地產的蓬勃發展，帶動了房屋裝修產業的迅速發展。同時也帶來了甲醛、甲苯、二甲苯等室內裝修產生的大量的有害的VOC(VolatileOrganicCompounds)氣體，這些VOC氣體不僅對室內居住者有直接的身體傷害，而且對裝修工人身體造成不可逆轉的傷害。目前檢測VOC的氣體傳感器主要有基于電化學原理的氣體傳感器和基于金屬氧化物半導體的氣體傳感器，但電化學氣體傳感器成本高、壽命短，而傳統金屬氧化物半導體氣體傳感器檢測精度不高、靈敏度低。

常用的半導體氣體傳感器都是在剛性襯底上生長半導體薄膜，比如硅片、藍寶石和石英襯底等，這些器件都無法彎曲，限制了器件的應用范圍。隨著人們對電子設備需求的提升，可穿戴電子設備的應用越來越廣泛，而這類電子產品需要可彎曲的柔性器件，提高電子設備的便捷性和設計的自由度。

β-Ga₂O₃是一種寬禁帶半導體材料(Eg＝4.9eV)，在高溫條件下(550-600℃)對H₂、CO、烷烴類還原性和VOC氣體敏感，其電阻率隨著氣體濃度的改變而改變，是一種良好的高溫半導體氣敏材料。由于β-Ga₂O₃薄膜需要在高溫700-800℃下合成，其所需的襯底也同樣要承受高溫，目前大部分的柔性襯底都是高分子類化合物，無法承受高溫，因此，急需尋找一種耐高溫的柔性襯底作為制作柔性器件的基底。

到目前為止，很少有關于柔性β-Ga₂O₃基柔性氣敏傳感器的報道，因此，基于β-Ga₂O₃的柔性材料氣敏傳感器的進一步開拓和研究具有重要意義。

本發明采用可彎曲、可折疊、耐高溫、絕緣性好的玻璃纖維布作為柔性襯底，并在此襯底上原位生長氧化錫/氧化鎵異質結納米陣列，制作成便捷性的、可穿戴的柔性氣敏傳感器件。該方法工藝可控性強，易操作，所得薄膜表面致密、厚度穩定均一、柔性可彎曲、可大面積制備、重復性好、與襯底的結合力強，可用于柔性可穿戴VOC氣體檢測，在室內甲醛氣體、糖尿病患者丙酮含量以及酒駕的檢測等領域具有很大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種性能穩定，柔性可彎曲，工作溫度和功耗低，可用于柔性可穿戴VOC氣體檢測的氣敏傳感器及其制備方法。