[發明專利]具有納米多孔結構的氣敏傳感器元件的制備方法

在審

• 申請號: 202010930688.9
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112213364A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 張清;周李兵;王海波;郝葉軍;賀耀宜;胡文濤;王小蕾;張一波;趙立廠;屈世甲;黃小明
• 申請（專利權）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團常州研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

1.一種具有納米多孔結構的氣敏傳感器元件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將聚合物覆膜自組裝在覆蓋在微加熱平臺的芯片上的叉指電極上，得到所述叉指電極經過覆膜的模板基礎層；

S2、對所述模板基礎層采用納米壓印方法得到規整的納米模板結構，所述納米模板結構具有納米多孔陣列結構層，所述納米模板結構上殘留有殘余模板劑；

S3、去除所述納米模板結構上的納米壓印殘留層以使所述叉指電極層裸露在空氣層且成為氣敏材料成膜載體；

S4、在所述氣敏材料成膜載體上制備金屬離子摻雜氧化物薄膜作為氣體敏感材料層；

S5、對所述芯片去除所述殘余模板劑，得到具有納米多孔結構的氣敏傳感器元件。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，所述聚合物覆膜通過LB膜法、溶液蒸發法、旋涂法或者浸涂法中的一種進行自組裝。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋涂法包括以下步驟：

將熱塑性聚合物溶解在溶劑中，得到聚合物溶液；

采用旋涂法將所述聚合物溶液旋涂至所述微加熱平臺，得到所述聚合物薄膜；

靜置后將涂有所述聚合物薄膜的所述叉指電極加熱。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2包括以下步驟：

在預設壓力下將多孔陽極氧化鋁模板的多孔結構復制在所述聚合物薄膜上；

進行保壓操作，得到所述納米多孔陣列結構層；

對所述多孔陽極氧化鋁模板進行降溫；

對所述多孔陽極氧化鋁模板和所述芯片進行脫模。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述的對所述多孔陽極氧化鋁模板進行降溫的步驟中，采用所述多孔陽極氧化鋁模板的冷凝水系統進行降溫。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述的對所述多孔陽極氧化鋁模板和所述芯片進行脫模的步驟中，脫模角度為10°-45°。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中通過等離子干法刻蝕法去除所述納米壓印殘留層。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中通過磁控濺射方法、溶膠凝膠方法、原子層淀積方法、脈沖激光沉積和化學氣相沉積中的一種制備得到所述金屬離子摻雜氧化物薄膜。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述磁控濺射方法包括以下步驟：

在所述氣敏材料成膜載體上沉積Ag摻雜的SnO₂薄膜，厚度為10nm-400nm，摻雜濃度為1at％-10at％。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中，通過超聲清洗去除所述殘余模板劑。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中包括：

S51、去除所述殘余模板劑；

S52、對去除所述殘余模板劑的所述芯片進行高溫燒結。

12.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述多孔陽極氧化鋁模板采用經過多步驟擴孔和氧化而得到的V形多孔陽極氧化鋁模板，所述多孔陽極氧化鋁模板的深寬比為2:1。

13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中的納米壓印方法包括熱壓印和冷壓印。