[發明專利]一種氣體傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202110354503.9
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112946037A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 趙珉;劉桂英;劉如軍
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

1.一種氣體傳感器，其特征在于：包括基板(1)、石墨烯層(2)、金屬電極對、金屬氧化物層(4)；所述基板(1)、所述石墨烯層(2)和所述金屬電極對由下至上依次設置；一個所述金屬電極對包括兩個金屬電極(3)，一個所述金屬電極對的兩個金屬電極(3)之間的區域為溝道；

在所述溝道處的石墨烯層(2)設有間隙槽(5)，使位于所述溝道處的所述石墨烯層(2)斷開，形成石墨烯電極對；所述金屬氧化物層(4)位于所述溝道處，且覆蓋在所述石墨烯電極對以及所述間隙槽(5)上，以連接所述石墨烯電極對；所述金屬氧化物層(4)的面積小于所述溝道的面積，以使所述溝道內具有未被所述金屬氧化物層(4)覆蓋而裸露的所述石墨烯層(2)。

2.根據權利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于：所述基板(1)包括硅襯底(101)和二氧化硅層(102)；所述二氧化硅層(102)設于所述硅襯底(101)上，所述石墨烯層(2)設于所述二氧化硅層(102)的上方。

3.根據權利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于：所述石墨烯電極對為石墨烯叉指電極對；一個所述石墨烯叉指電極對包括兩個梳狀的、相互交錯的石墨烯叉指電極。

4.根據權利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于：所述金屬氧化物層(4)包括為鈦或銅的自然氧化物層。

5.根據權利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于：還包括底電極(7)；所述二氧化硅層(102)局部鏤空，所述二氧化硅層(102)的鏤空區域內設有與硅襯底(101)接觸的金屬電極(3)，形成所述底電極(7)。

6.根據權利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于：所述金屬電極(3)的橫截面形狀為矩形；所述金屬電極對接近所述基板(1)的一側為鉻層(302)，遠離所述基板(1)的一側為金層(301)。

7.根據權利要求6所述的氣體傳感器，其特征在于：所述鉻層(302)的厚度為3～8nm，所述金層(301)的厚度為6～10nm；所述溝道的寬度，即一個所述金屬電極對中的兩個金屬電極(3)的間距為1.5～2mm。

8.根據權利要求7所述的氣體傳感器，其特征在于：所述鉻層(302)的厚度為8nm，所述金層(301)的厚度為8nm。

9.一種氣體傳感器的制作方法，制作材料包括基板(1)，其特征在于包括如下步驟：

步驟S1、在所述基板(1)的上表面制備石墨烯層(2)；

步驟S2、在所述石墨烯層(2)上制作金屬電極對，一個所述金屬電極對的兩個金屬電極(3)之間的區域為溝道；

步驟S3、將所述溝道處的所述石墨烯層(2)制作成石墨烯電極對；

步驟S4、在所述溝道內沉積金屬材料，使金屬材料覆蓋在石墨烯電極對上以連接石墨烯電極對，且沉積的金屬材料覆蓋的面積小于溝道的面積，使溝道內具有未被金屬材料覆蓋而裸露的石墨烯層(2)；所述金屬材料氧化后得到金屬氧化物層(4)，形成石墨烯-金屬氧化物異質結；得到氣體傳感器。

10.根據權利要求9所述的氣體傳感器的制作方法，其特征在于：所述基板(1)包括硅襯底(101)和位于所述硅襯底(101)上方的二氧化硅層(102)，在步驟S1中，制備石墨烯層(2)前，在所述基板(1)上制作光刻用金屬對準標記；通過刻蝕工藝去除所述基板(1)表面局部區域的二氧化硅層(102)，且在刻蝕掉的區域沉積金屬，制成底電極(7)；清潔帶有所述底電極(7)的所述基板(1)表面。