[发明专利]纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：器件从下至上依次由加热电极(4)、下绝缘层(2)、硅片(1)、上绝缘层(3)、信号电极(5)、粒子粘附层(6)、纳米纤维敏感层(7)、加热电极引线(10)和信号电极引线(11)组成。

2.如权利要求1所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：硅片(1)为<100>晶向双面抛光硅片，厚度为0.2～2mm。

3.如权利要求1所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：下绝缘层(2)和上绝缘层(3)为SiO₂或者SiNx，厚度为50～500nm。

4.如权利要求1所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：加热电极(4)和信号电极(5)为Pt或者Au，厚度为10～200nm。

5.如权利要求1所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：粒子粘附层(6)与纳米纤维层敏感层(7)为同种金属氧化物气敏材料，粒子粘附层(6)采用磁控溅射法沉积制备，粒子直径10～200nm，厚度50～200nm；纳米纤维敏感层(7)采用静电纺丝法制备，纤维直径50～200nm，长度1μm～10mm。

6.如权利要求5所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：粒子粘附层(6)与纳米纤维层敏感层(7)为SnO₂、ZnO、TiO₂、Fe₂O₃、In₂O₃或WO₃。

7.如权利要求1所述的一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器，其特征在于：加热电极(4)为蛇形或者环形结构，电极宽度为5μm～0.5mm，电阻1Ω～50Ω；信号电极(5)为插指状结构，电极宽度为5μm～0.5mm，单个插指的长度为0.5mm～20mm。

8.一种基于纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器的制备方法，其步骤如下：

1)在双面抛光的<100>晶向硅片(1)上通过热氧化或者离子体化学气相沉积法生长出SiO₂或者SiNx的下绝缘层(2)和上绝缘层(3)；

2)在下绝缘层(2)和上绝缘层(3)上，通过热蒸发或者磁控溅射方法制作Pt或者Au的加热电极层和信号电极层；

3)旋涂光刻胶，经过掩膜、曝光、显影和烘烤，使得光刻胶在加热电极层和信号电极层上分别形成加热电极保护层(8)和信号电极保护层(9)；

4)经过干法或者湿法刻蚀，将在加热电极层和信号电极层上分别制作出加热电极(4)和信号电极(5)，随后进行高温退火以提高衬底的机械强度和稳定性；

5)利用磁控溅射在信号电极(5)上沉积金属氧化物粒子粘附层(6)，溅射过程中使用金属挡板掩盖信号电极(5)中引脚的部位，使得电极引脚不被金属氧化物粒子所覆盖；

6)利用静电纺丝方法在金属氧化物粒子粘附层(6)上沉积金属氧化物纳米纤维(7)；

7)按照传感器的图形切割硅片，尺寸在1×1mm²至10×10mm²之间；

8)利用Pt丝或者Au丝，分别将加热电极(4)和信号电极(5)引至外接供电和测量电路，从而完成所述器件的制备。