[發(fā)明專利]一種基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO2

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• 申請日: 2021-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN112649472A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王璐;王麗娟;劉暢;曾玲君;朱陽陽
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/00
• 分類號(hào): G01N27/00;C09D133/12;C09D5/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明是一種基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的制備方法，利用靜電噴涂的方法，通過調(diào)控聚甲基丙烯酸甲酯溶液（1）的濃度，同時(shí)調(diào)控直流高壓電源（2）的輸出電壓，將聚甲基丙烯酸甲酯球狀霧滴（3），靜電噴涂在SiN_x/Si襯底片（4）表面，形成多維半球面絕緣層。利用真空蒸鍍法先后將六聯(lián)苯分子和酞菁銅分子蒸鍍在多維球面絕緣層上，形成六聯(lián)苯有機(jī)誘導(dǎo)層（5）和酞菁銅有機(jī)半導(dǎo)體敏感層（6）。最后蒸鍍金叉指電極（7），得到基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的制備方法，屬于有機(jī)氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)材料的電荷輸運(yùn)能力在氣體傳感器中起著至關(guān)重要的作用。應(yīng)用于氣體傳感器的共軛材料大多在電荷遷移率較高的場效應(yīng)晶體管中表現(xiàn)良好。在氣體傳感器的工作過程中，需要有效的電荷傳輸，以確保在暴露于分析物時(shí)產(chǎn)生或捕獲的電荷載流子能夠傳輸而得到最終電信號(hào)，從而獲得良好的靈敏度和快速響應(yīng)。優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)和形貌是獲得良好電荷輸運(yùn)性能的有效途徑。

將薄膜的形貌調(diào)制成具有多吸收點(diǎn)和短擴(kuò)散路徑的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高靈敏度和快速響應(yīng)/回復(fù)的有效途徑。因此，為了獲得高性能的氣體傳感器，如果把氣敏材料制備成超薄、多維、球面的晶體薄膜，有望進(jìn)一步提高傳感器的靈敏度，減少響應(yīng)/回復(fù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低檢測限。

本發(fā)明采用靜電噴涂法，將聚合物溶液噴涂在SiN_x/Si襯底片表面，通過控制聚合物溶液濃度和噴涂時(shí)間，在SiN_x/Si襯底片表面形成由諸多聚合物霧滴形成的多維球面絕緣層，利用真空蒸鍍法將有機(jī)半導(dǎo)體材料蒸鍍在多維球面絕緣層，蒸鍍金叉指電極，得到多吸附點(diǎn)、多接觸點(diǎn)的基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的制備方法，采用該法制備的NO₂氣體傳感器的有機(jī)半導(dǎo)體層在傳感器NO₂氣體時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)與NO₂氣體的多角度吸附/接觸，傳感器的性能得到進(jìn)一步的提升。

該氣體傳感器主要采用靜電噴涂法制備，如圖1和圖2所示，利用靜電噴涂的方法，通過調(diào)控聚甲基丙烯酸甲酯溶液（1）的濃度，同時(shí)調(diào)控直流高壓電源（2）的輸出電壓，將聚甲基丙烯酸甲酯球狀霧滴（3），靜電噴涂在SiN_x/Si襯底片（4）表面，形成多維半球面絕緣層。利用真空蒸鍍法先后將六聯(lián)苯分子和酞菁銅分子蒸鍍在多維球面絕緣層上，形成六聯(lián)苯有機(jī)誘導(dǎo)層（5）和酞菁銅有機(jī)半導(dǎo)體敏感層（6）。最后蒸鍍金叉指電極（7），得到基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器。

附圖說明

圖1 基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的聚合物絕緣層的制備示意圖。

圖2 基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一種基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器的制備方法，具體實(shí)現(xiàn)過程如圖1和圖2所示：

a）稱取0.40 g 聚甲基丙烯酸甲酯，5 mL氯仿做溶劑，配制80 mg/mL 聚甲基丙烯酸甲酯預(yù)噴涂溶液。將聚甲基丙烯酸甲酯預(yù)噴涂溶液裝入靜電噴涂推進(jìn)裝置（1）。

b）利用靜電噴涂的方法，設(shè)置直流高壓電源（2）的輸出電壓為17 kV，將聚甲基丙烯酸甲酯球狀霧滴（3），靜電噴涂在SiNx/Si襯底片（4）表面，形成多維半球面絕緣層，100℃下烘干2 h。

c）利用真空蒸鍍法，先后將六聯(lián)苯分子和酞菁銅分子蒸鍍在多維球面絕緣層上，形成六聯(lián)苯有機(jī)誘導(dǎo)層（5）和酞菁銅有機(jī)半導(dǎo)體敏感層（6）。最后蒸鍍金叉指電極（7），得到基于靜電噴涂聚合物絕緣層的NO₂氣體傳感器。