[發明專利]基于超薄二維氧化錫的氫氣傳感器及制作方法

在審

• 申請號: 202111360496.X
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114371196A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 王釗;楊焱;李志偉;胡永明;顧豪爽
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;王玉

1.基于氧化錫超薄二維材料的氫氣傳感器，其特征在于：是通過液態金屬范德華力剝離法，在液態Sn表面剝離出SnO超薄二維材料，然后在管式爐氧氣氛圍中退火氧化，制成穩定的SnO₂。

2.基于氧化錫超薄二維材料的氫氣傳感器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1) 在氧氣濃度≤100ppm的手套箱中，稱取10~20g Sn粉放置于縮頸的石英管中，然后用封口膠密封；從手套箱中取出裝有Sn粉的石英管，塞入配套的石英柱，并通過真空封管設備對所述石英管進行抽真空及密封處理；設定：抽真空時的真空度≤1.0×10^-4Pa，達到設定真空度后，再高溫熔融石英管與石英柱，實現封管效果；

(2) 將封管后的石英管放入燒結爐中，以5℃/min的速度升溫到600±50℃，再保溫8小時，之后自然冷卻至室溫；

(3) 將按步驟（2）預燒后的石英管放入手套箱中敲碎，取出Sn塊以及Sn顆粒，并將所述Sn塊以及Sn顆粒放入玻璃培養皿中，再將所述培養皿放在加熱臺上，然后加熱至280±5℃，使Sn熔融成一個整體，再用長玻璃滴管分離出呈球狀的液態Sn，所述呈球狀的液態Sn用于表面氧化物的剝離；

(4) 使用兩片載玻片擠壓按步驟（3）分離出的呈球狀的液態Sn，使液態Sn表面的氧化層破裂后，內部的液態Sn重新暴露在氧氣濃度≤100ppm的手套箱中，控制氧化時間在5s以內，然后用鑷子夾取出存放于280±5℃預熱環境中的Si/SiO₂襯底，并將所述Si/SiO₂襯底輕輕接觸液態Sn表面，利用接觸面之間的范德華力，將Sn氧化薄膜轉移到Si/SiO₂襯底上，得到SnO超薄二維材料；

(5)制備電極，制成基于SnO超薄二維材料氫敏器件

其步驟為：首先，將叉指電極掩模版放在按步驟(4)制備的轉移了SnO超薄二維材料的Si/SiO₂襯底上，然后用直流磁控濺射的方法，在氬氣氣氛下，先后濺射Ti、Pt金屬，在相同濺射功率下，Ti和Pt分別濺射20s和80s，得到基于SnO超薄二維材料的氫敏器件；

(6) 將基于SnO超薄二維材料的氫敏器件置于管式爐中，在300±30℃環境下，氧氣氛圍退火6小時，得到一種氧化錫超薄二維材料的氫氣傳感器。

3.如權利要求2所述基于氧化錫超薄二維材料的氫氣傳感器的制作方法，其特征在于：設定：所述步驟(1)、步驟（3）、步驟（4）中所需的手套箱中的氧氣濃度≤100ppm。