[發(fā)明專利]一種鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜氣敏傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811399302.5
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109298030B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑鈺文;高云;夏曉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 代芳

1.一種鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜氣敏傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在襯底表面濺射鈮摻雜二氧化鈦?zhàn)丫樱凰鰹R射用靶材為Nb_xTi_2-xO₃，其中x＝0.05～0.2；

(2)將所述步驟(1)中具有鈮摻雜二氧化鈦?zhàn)丫拥囊r底進(jìn)行第一退火，在襯底表面形成鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦?zhàn)丫樱?/p>

(3)將所述步驟(2)得到的具有鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦?zhàn)丫拥囊r底的籽晶層面向下浸沒在水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，在籽晶層表面形成鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜；所述水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中包括水、鹽酸、二氧化鈦前驅(qū)體和乙醇鈮；

(4)將所述步驟(3)得到的具有鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜的襯底進(jìn)行第二退火，然后在鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜上制備Pt叉指電極，得到鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜氣敏傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中襯底的材質(zhì)為玻璃、硅片或塑料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中靶材與襯底的距離為50～70mm；所述濺射的功率為30～100W，時(shí)間為10～100min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中第一退火的溫度為300～500℃，時(shí)間為0.5～1h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中二氧化鈦前驅(qū)體為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯和乙醇鈦中的一種或幾種；

所述水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中Nb和Ti的原子比為0.5％～3.5％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中水、鹽酸、二氧化鈦前驅(qū)體和乙醇鈮的體積比為22～35mL:20～40mL:0.5～3mL:1.8～75.6μL；所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36～38％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中還包括醇；所述醇包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一種或幾種；

所述水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中包括醇時(shí)，水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中水和醇的體積比為22～35：0.5～5。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中水熱反應(yīng)的溫度為120～180℃，時(shí)間為4～10h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中第二退火的溫度為300～500℃，時(shí)間為10～60min。

10.權(quán)利要求1～9任意一項(xiàng)所述制備方法制備的鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜氣敏傳感器，自下而上依次包括襯底、籽晶層、鈮摻雜銳鈦礦相二氧化鈦薄膜和Pt叉指電極。