[發(fā)明專利]一種電離式氣體傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110660509.9
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113390952B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 劉曉東;王旭;趙婷婷;劉海;候小強;孔令偉;張艷;朱文歡
• 申請（專利權）人: 上海航天科工電器研究院有限公司;上海大學;昆山辰福元電子科技有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G01N27/70
• 分類號: G01N27/70
• 代理公司: 合肥東信智谷知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 34143
• 代理人: 王路

本發(fā)明公開了一種電離式氣體傳感器，包括第一電極板和第二電極板，所述第一電極板遠離所述第二電極板的一面濺射一層導電金屬薄膜，所述第一電極板面向所述第二電極板的一面設有硅柱電極陣列，所述硅柱電極陣列的上表面設有至少一層金屬薄膜，所述金屬薄膜的上表面設有金屬氧化物納米線，所述第二電極板面向第一電極板的一面濺射有電極膜，所述第一電極板和第二電極板之間的間距為20?400μm。該氣體傳感器制備工藝簡單、穩(wěn)定性好、擊穿電壓低，適合商業(yè)化生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明涉及納米器件制備技術領域，尤其涉及一種基于氧化銅納米線的低擊穿電壓電離式氣體傳感器及制備方法。

背景技術

吸附式氣體傳感器通常的工作原理是，測量氣體分子吸附在敏感材料表面時傳感器件的電響應變化。由于不同氣體的吸附可能引起相似的電響應，因此化學吸附式氣體傳感器通常會遇到選擇性難以測量的問題。另一方面，吸附式氣體傳感器在檢測具有低吸附能的氣體(例如惰性氣體)方面具有較大的困難。另外，有些吸附式氣體傳感器的工作溫度也較高。

為了克服常規(guī)化學吸附式氣體傳感器的諸多問題，引入物理電離式氣體傳感器是一種很好的選擇。由于在恒定溫度下，很多氣體均顯示出獨特的擊穿特性，因此選用電離式氣體傳感器可以期望獲得出色的選擇性和較低的工作溫度。已有實驗證實，電離式氣體傳感器能夠在室溫下識別不同氣體的電離特性。

然而，目前大多數(shù)電離式氣體傳感器都需要配備宏觀尺寸的電極系統(tǒng)，由此帶來的主要缺點是必須工作在高電壓下。最近的研究發(fā)現(xiàn)，基于一維納米結構的新型電離式氣體傳感器，通過利用一維納米尖端的納米級曲率可以在相對較低的電壓下產(chǎn)生非常高的局部電場，這將有利于多種氣體在低壓條件下的有效電離。有報道稱，多壁碳納米管可以作為電離式氣體傳感器的放電電極。然而，碳納米管容易被擊穿電壓引起的高密度電流氧化和降解。為了克服這方面的困難，研究人員考慮選用氧化鋅、氧化銅、氧化鈦等納米線結構作為電極尖端，以增強傳感器的穩(wěn)定性。

由于擊穿電壓和電流取決于特定的參數(shù)，因此可以通過選用新穎的電極材料、結構以及調(diào)節(jié)電極間間距等手段，優(yōu)化氣體傳感器的電離特性，從而降低擊穿電壓、提高器件穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明提出一種基于氧化銅納米線的低擊穿電壓電離式氣體傳感器，氣體傳感器制備工藝簡單、穩(wěn)定性好、擊穿電壓低。

一種電離式氣體傳感器，包括第一電極板和第二電極板，所述第一電極板遠離所述第二電極板的一面濺射一層導電金屬薄膜，所述第一電極板面向所述第二電極板的一面設有電極陣列，所述電極陣列的上表面設有至少一層金屬薄膜，所述金屬薄膜的上表面設有金屬氧化物納米線，所述第二電極板面向第一電極板的一面濺射有電極膜，所述第一電極板和第二電極板之間的間距為20-400μm。

優(yōu)選地，所述金屬薄膜包括為銅薄膜。

優(yōu)選地，所述金屬薄膜還包括設置在銅薄膜和電極陣列的上表面之間的鉬薄膜。

優(yōu)選地，所述金屬氧化物納米線為CuO納米線。

優(yōu)選地，所述電極膜的材料為鉻或者鉬，或者鉻和鉬的多層結構或合金。

優(yōu)選地，所述第一電極板的材料為硅片，所述導電金屬薄膜為金或銀；所述第二電極板為平面電極。

一種電離式氣體傳感器的制備方法，方法步驟如下：

S1：在第一電極板遠離所述第二電極板的一面濺射一層均勻?qū)щ娊饘俦∧?，然后利用劃片機對第一電極板面向所述第二電極的一面進行加工制造電極陣列；

S2：在電極陣列上表面依次濺射鉬薄膜和銅薄膜，在室溫下用鹽酸清洗去除電極陣列表面的雜質(zhì)，然后用酒精和去離子水再次清洗表面并烘干；