[發明專利]一種In2O3基氣敏材料的制備方法、制得的氣敏材料及其應用

有效

• 申請號: 202010834696.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112014438B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 吳秋菊
• 申請（專利權）人: 微納感知（合肥）技術有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開一種In₂O₃基氣敏材料的制備方法，涉及MEMS氣體傳感器技術領域，本發明包括以下步驟：(1)將InCl₃溶于醋酸中；(2)將檸檬酸溶于乙醇、乙二醇、水和丙三醇溶液中，然后將檸檬酸溶液逐滴加入步驟(1)的InCl₃醋酸溶液中，攪拌，制得In₂O₃基前驅溶液，即為In₂O₃基氣敏材料。本發明還提供由上述制備方法制得的敏感芯片、氣體傳感器。本發明的有益效果在于：制得的氣體傳感器具有很好的一致性、重復性，對多種有毒有害氣體有著不同程度的靈敏度，具有較好的選擇性。

技術領域

本發明涉及MEMS氣體傳感器技術領域，具體涉及一種In₂O₃基氣敏材料的制備方法、制得的氣敏材料及其應用。

背景技術

半導體氧化物氣體傳感器因其優異的特點備受關注，得到廣泛應用。氣敏材料作為傳感器的核心部分之一，對傳感器的實際應用具有重要作用。氧化銦(In₂O₃)氣敏材料是目前研究比較活躍的半導體氧化物氣敏材料之一，具有較高的禁帶寬度、較好的催化活性和較大的電導率等特點，被廣泛應用于氣體傳感器、光電子器件、太陽能電池等領域。

傳統的氣體傳感器采用管式結構，這種器件結構制備過程相對復雜耗時，一致性差，且功耗高。隨著微電子機電系統(MEMS)技術的快速發展，作為微機電系統的一個構成部分的微傳感器也得到長足發展。MEMS 微氣體傳感器比傳統氣體傳感器的體積更小，質量更輕，成本和功耗也相對較低，利于批量化生產，更易集成和智能化。

但是，對于MEMS微氣體傳感器氣敏材料薄膜的制備有更高的要求。可以采用傳統的制備方法，先制備粉體材料再將其涂覆在MEMS微熱板芯片敏感電極上燒結，如公開號為CN101769888A的專利申請公開復合納米半導體Cl₂敏感材料In₂O₃/Nb₂O₅/Pt的制備方法，先制備In₂O₃/Nb₂O₅納米粉體，然后向In₂O₃/Nb₂O₅納米粉體中加入重量百分比濃度為3％～5％的H₂PtCl₆混合，然后再加入松油醇調成漿狀物，In₂O₃/Nb₂O₅納米粉體、H₂PtCl₆和松油醇的質量比為100:4:10，漿狀物經過絲網印刷、涂膜于電極上，在室溫條件下干燥22～26h，然后在500～700℃條件下燒結2～3h，即得到了復合納米半導體Cl₂敏感材料In₂O₃/Nb₂O₅/Pt。由于MEMS微熱板芯片的尺寸非常小，敏感電極區域只有100μmX100μm，有些設計可能更小，采用現有技術的絲網印刷十分困難，且絲網印刷做出的材料為厚膜型，漿狀物很難涂覆均勻，氣敏材料所呈現的狀態無法控制，因此對于MEMS敏感材料薄膜的制備，對精度、一致性及大批量生產的控制比較困難。其他制備氣敏薄膜的方法，如濺射、化學氣相沉積、熱解法等，需要昂貴的設備，且操作復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于現有技術中氣敏材料、敏感芯片、氣體傳感器制備精度、一致性及大批量生產的控制困難。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題：

一種In₂O₃基氣敏材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將InCl₃溶于醋酸中，所述InCl₃的濃度為0.1-0.5mol/L；