[發(fā)明專利]一種基于氧化鋅薄膜的可見光吸收型氫氣傳感器件

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111361370.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN114371197A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗;楊輝;楊樹林;顧豪爽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;王玉

1.一種基于氧化鋅薄膜的可見光吸收型氫氣傳感器件，所述可見光吸收氫氣傳感器件是基于超材料完美吸收體結(jié)構(gòu)與氫敏材料的結(jié)合，再通過建立反射率或吸收率與氫氣濃度的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)不同濃度氫氣的檢測(cè)；其特征在于：

所述可見光吸收型氫氣傳感器件的制備方法，包括如下步驟：

stp1：制備襯底，將一整塊硅片切割成至少三個(gè)1×1cm的正方形硅片，并將各正方形硅片放入prahse溶液中靜置3h后，再先后放置于丙酮、無水乙醇以及去離子水中超聲30~40min，然后用氮?dú)獯蹈筛髡叫喂杵⒎胖迷跍囟葹?00℃的恒溫加熱臺(tái)上烘5~10 min，烘干后取出各正方形硅片并靜置3~5min；

stp2：制備基于完美吸收體結(jié)構(gòu)的金屬基底層和超材料介質(zhì)層，先采用直流濺射工藝在依stp1制備的襯底上濺射一層Cr作為連接金屬，設(shè)定：濺射環(huán)境為真空度低于1.5×10^-3 Pa，且：濺射功率80w、濺射氣壓0.5Pa、濺射時(shí)間10s，接著采用直流濺射工藝，在真空度低于1.5×10^-3 Pa的環(huán)境中濺射一層Au，設(shè)定：濺射功率80w、濺射氣壓0.5Pa、濺射時(shí)間23s，然后采用射頻濺射工藝，在真空度低于1.5×10^-3 Pa的環(huán)境中濺射一層ZnO，設(shè)定：濺射功率100w、濺射氣壓0.5Pa、濺射時(shí)間90s，得到基于完美吸收體結(jié)構(gòu)的金屬基底層和超材料介質(zhì)層；

stp3：旋涂光刻膠，采用旋涂工藝在按stp2制備的基于完美吸收體結(jié)構(gòu)的金屬基底層和超材料介質(zhì)層上旋涂一層MMA，設(shè)定：先在旋涂轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)旋涂9s，之后在旋涂轉(zhuǎn)速為4000r/min時(shí)旋涂50s，在150℃的恒溫加熱臺(tái)上烘90s，冷卻至常溫，再旋涂一層PMMA，并放在180℃的恒溫加熱臺(tái)上烘90s，然后冷卻至常溫，制得旋涂光刻膠后的襯底；

stp4：用NPGS軟件畫出要曝光的光柵結(jié)構(gòu)圖形，并設(shè)定：周期為450nm，線寬為100nm；

stp5：生成光刻圖案樣品，采用EBL工藝中的曝光工藝，將按stp3旋涂光刻膠后的襯底，即：PMMA/MMA/ZnO/Au/Cr/Si進(jìn)行電子束曝光，用NPGS控制曝光區(qū)域，設(shè)定：曝光電壓為30keV，曝光電流為100pA，曝光劑量為180±10fc，然后在顯影液中顯影60s；所述顯影液按：（4-甲基-2-戊酮：二甲基甲醇）=（3：1）配置，顯影完成后用離子水、酒精或者異丙醇類不溶解光刻膠的溶劑定影10~20s；

stp6：采用直流濺射工藝在按Stp5生成光刻圖案的樣品上濺射一層Pd，設(shè)定濺射環(huán)境為真空度低于1.5×10^-3 Pa，且：濺射功率為80w、濺射氣壓為 0.5Pa、濺射時(shí)間為30s，得到含金屬光柵層的樣品。

stp7：將按Stp6得到的樣品浸泡于丙酮溶液中24h，然后放入無水乙醇以及去離子水中1~3min，取出用氮?dú)鈽尨蹈桑詈蠓旁跍囟葹?00 ℃的恒溫加熱臺(tái)上烘3min，得到氫氣傳感器件。