[發明專利]貴金屬量子點修飾多層納米復合薄膜氣體傳感器制備方法

有效

• 申請號: 202011565905.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112798649B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王海容;田鑫;王久洪;曹慧通;李劍;金成
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;深圳市天地通電子有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B33/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種貴金屬量子點修飾多層納米復合薄膜氣體傳感器制備方法，采用雙面氧化和氮化硅片作為基底，以貴金屬量子點修飾的多層納米復合薄膜作為氣敏材料，并通過濺射方法沉積在硅片基底上，與測試電極在氮化硅層正面上方中心疊層設置，梳齒?插齒復合狀結構的測試電極設在敏感材料上方；加熱絲呈剪刀狀在測試電極外圍環繞兩層，梳齒?插齒復合狀測試電極的引出端設于加熱絲的剪刀口，加熱絲和測試電極分別連接一對對稱分布的引線盤。本發明采用濺射方法制備多層納米復合薄膜和量子點，傳感器結構簡單，易于封裝，結構微型化，功耗低；氣敏薄膜一致性高，可以對極低濃度的目標氣體進行檢測；制備過程流程化，兼具高靈敏度和滿足晶圓級氣體傳感器生產要求。

技術領域

本發明涉及MEMS(Micro-Electro-Mechanic System微機電系統)加工技術，特別涉及一種基于貴金屬量子點修飾多層納米復合薄膜的氣體傳感器制備方法。

背景技術

大氣的污染已經成為人類面臨的共性問題，迫切地需要通過監測空氣污染狀況并采用措施改善空氣質量，維持我們賴以生存大氣環境的潔凈。氣體傳感器作為檢測氣體最直接的手段被廣泛用于空氣污染、易燃易爆、有毒有害等氣體的檢測。隨著科學技術的發展，基于MEMS技術的薄膜型金屬氧化物氣體傳感器因其具有良好的靈敏度、選擇性、穩定性、一致性成為目前主流的氣體傳感器。然而在一些特殊場合需要對目標氣體具有極高的檢測極限，單一的氣敏薄膜往往不能滿足檢測需求，于是需要研究氣敏薄膜的結構來提高檢測極限。已有研究表明通過水熱法制備的貴金屬量子點和復合薄膜所形成的的異質結構可以大幅度增加氣敏作用，但是這樣無法保證傳感器的一致性，而且成本高昂

MEMS技術的發展推動傳統的氣體傳感器向微型化發展，基于MEMS技術的微型化氣體傳感器不僅保證氣敏薄膜的一致性，而且極大的降低了氣體傳感器的價格，已經成為未來氣體傳感器的發展趨勢。因此需要對貴金屬量子點和復合薄膜進行研究，制備出基于MEMS技術的高靈敏度、一致性高、價格低廉的氣體傳感器。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種基于貴金屬量子點修飾多層納米復合薄膜的氣體傳感器及制備方法，本發明解決了氣體傳感器高靈敏度與MEMS工藝不可兼得的問題，制備的傳感器結構簡單，易于封裝；結構微型化，功耗低；制備過程流程化，兼具高靈敏度和滿足晶圓級生產要求，極大的降低了成本；采用濺射方法制備多層納米復合薄膜和量子點，二者形成的氣敏薄膜一致性高。可以對極低濃度的目標氣體進行檢測。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

本發明一種貴金屬量子點修飾多層納米復合薄膜氣體傳感器制備方法，包括以下步驟：

1)選取經過雙面熱氧化和氮化處理的硅片基底；

2)將選取的硅片基底分別采用低速、高速勻涂光刻膠；

3)將涂有光刻膠的硅片烘干，曝光，得到敏感材料圖形；

4)利用堿性溶液對刻蝕有敏感材料圖形的硅片顯影，氮氣吹干后烘干；

5)對步驟4)得到的硅片依次進行正面濺射SnO₂、TiO₂，得到SnO₂-TiO₂納米復合薄膜，在最后一層的TiO₂上再濺射一層貴金屬量子點；

6)將步驟5)得到的硅片依次放入丙酮、無水乙醇中分別浸泡超聲剝離，然后用去離子水沖洗，氮氣吹干、高溫烘干，并在進行退火；

7)將步驟6)得到的硅片正面采用步驟2)的方法進行勻涂光刻膠；

8)將步驟7)得到的硅片烘干，然后進行曝光，得到設計好的加熱絲及其引線盤的圖形；

9)利用NaOH溶液對步驟8)得到的硅片顯影，然后烘干；