[發(fā)明專利]一種納米機(jī)電氫氣傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910983310.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110702743B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敏昊;宋鳳麒;曹路;張同慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/28;C23C14/30;C23C14/35
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 孟捷

1.一種納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：包括自下至上依次設(shè)置的襯底層（1）和至少一層鐵電層（2），位于最上層的鐵電層（2）上設(shè)置有至少一根金屬納米線（3），每根金屬納米線（3）上設(shè)置有至少一個(gè)裂結(jié)（4），所述金屬納米線（3）的兩端分別連接設(shè)置于最上層的鐵電層（2）上第一電極層（51），位于最下層的鐵電層（2）與襯底層（1）之間設(shè)置有第二電極層（52），或者第二電極層（52）設(shè)置并連接于非最上層的鐵電層（2）的外圍；

在吸收氫氣之前，所述裂結(jié)（4）處于開(kāi)啟狀態(tài)，使得金屬納米線中間分離；在吸收氫氣之后，所述金屬納米線（3）體積膨脹，使得所述裂結(jié)（4）處于閉合狀態(tài)，金屬納米線中間接觸，納米機(jī)電氫氣傳感器阻值發(fā)生下降；

在吸收氫氣之前，鐵電層在循環(huán)電場(chǎng)作用下對(duì)裂結(jié)（4）的開(kāi)啟或閉合狀態(tài)進(jìn)行控制；在吸收氫氣之后，鐵電層在循環(huán)電場(chǎng)作用下對(duì)裂結(jié)（4）的開(kāi)啟或閉合狀態(tài)進(jìn)行控制；

納米機(jī)電氫氣傳感器暴露在氫氣的環(huán)境下，裂結(jié)（4）閉合；鐵電層（2）在循環(huán)電場(chǎng)作用下，再次開(kāi)啟裂結(jié)（4），金屬納米線（3）中間分離，納米機(jī)電氫氣傳感器阻值又能會(huì)恢復(fù)到正常態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：所述襯底層（1）為單晶硅層、鈦酸鍶層、云母層、藍(lán)寶石層或玻璃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：所述鐵電層（2）為鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛層、鈦酸鋇層、聚偏氟乙烯層、氧化鉿層或摻雜氧化鉿層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：所述金屬納米線（3）為具有氫敏特性的金屬納米線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：所述金屬納米線（3）為具有吸氫后體積膨脹性質(zhì)的金屬鈀納米線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米機(jī)電氫氣傳感器，其特征在于：所述第一電極層（51）和第二電極層（52）均為金、銀、銅、鉑、鎳或銦層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的納米機(jī)電氫氣傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101、選取鐵電層（2），依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗；

S102、在鐵電層（2）的下表面鍍第二電極層（52）；

S103、采用膠將第二電極層（52）的下表面黏貼于襯底層（1）上；

S104、在鐵電層（2）的上表面制備金屬納米線（3）；

S105、在金屬納米線（3）上制備裂結(jié)（4）；

S106、將金屬納米線（3）的兩端沉積上第一電極層（51）；

或

S201、選取襯底層（1），依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗；

S202、在襯底層（1）的上表面鍍第二電極層（52）；

S203、在第二電極層（52）的上表面制備鈦酸鋇作為鐵電層（2）；

S204、在鐵電層（2）的上表面制備金屬納米線（3）；

S205、在金屬納米線（3）上制備裂結(jié)（4）；

S206、將金屬納米線（3）的兩端沉積上第一電極層（51）。