[发明专利]基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法

权利要求书

1.基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，实现电极与硅基底的电学绝缘：将厚度为500μm的单晶硅片的表面进行抛光，并对其抛光表面进行热氧层处理，在硅片抛光表面均匀的生长一层300纳米厚度的SiO₂电绝缘层，然后在SiO₂层表面做亲水性表面处理；

第二步，制造平面微电极对，且同时在其绝缘间隙里沉积特定几何配置的多个导电岛单元结构：首先在SiO₂电绝缘层上，使用光刻工艺来定域降解出微米尺度的电极和导电岛的光刻胶图案，然后实施磁控溅射工艺在光刻胶图案上顺序地沉积一层10nm的Cr和100nm的Au，最终执行剥离工艺将Cr/Au层图案化，并且将所有残留的光刻胶去除，以形成所需的绝缘间隙中沉积有特定几何配置的多个导电岛单元的平面微米电极对结构；

第三步，氧化锡纳米粒子介电泳自组装：把绝缘间隙中沉积有特定几何配置的多个导电岛单元的平面微米电极对系统侵入氧化锡纳米粒子胶体悬浮液中，对微电极对施加频率为100kHz-5MHz的正弦电势信号；在导电岛周围区域产生的强电场的作用下，氧化锡纳米粒子线的生长方向会受到调控，最终在液相中形成氧化锡纳米粒子线的网状拓扑结构，并将导电岛和微电极对相互连接起来，为氢气的传感提供了更多的快速物质扩散通道。

2.根据权利要求1所述的基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于：所述的热氧层处理的工艺步骤为：将单晶硅片放在高温炉内，在温度为1130摄氏度的环境下，先湿氧氧化1小时，再通入干氧氧化15分钟，在硅片抛光面氧化了一层300纳米厚度并且均匀致密的SiO₂氧化电绝缘层。

3.根据权利要求1所述的基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于：所述的光刻工艺的工艺步骤为：在SiO₂绝缘层表面均匀涂覆一层1.5微米厚度的EPG533光刻胶薄膜；接着在光刻机上进行紫外曝光，将掩膜板上的电极和导电岛图案转移到光刻胶薄膜上，曝光过程中要确保光刻胶表面能与掩膜板下表面紧密接触，使得掩膜板上所设计的电极和导电岛图案能够完全复型到光刻胶上；最后在NaOH:H₂O质量比例为5:1000的显影液中将曝光后的硅片进行显影，得到EPG533光刻胶薄层上的微米尺度电极和导电岛的图案化结构。

4.根据权利要求1所述的基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于：所述的磁控溅射工艺的工艺步骤为：将拥有图案化光刻胶薄膜的硅片放入磁控溅射装置中，靶材需要2个，分别为Cr和Au，起辉电压为0.26kV，电流大小25mA，功率控制在7-10W范围内，溅射Cr靶材40秒后，接着溅射Au靶材4分钟，在已图案化的光刻胶薄膜上顺序沉积了一层10nm的Cr薄层和100nm的Au薄层。

5.根据权利要求1所述的基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于：所述的剥离工艺的工艺步骤为：将溅射过10nm/100nm厚度的Cr/Au层的硅片放进培养皿中，将丙酮倒入该培养皿，超声清洗硅片5min，接着倒掉丙酮并倒入无水乙醇超声清洗5min，再次倒掉无水乙醇并倒入去离子水超声清洗5min，所有残余光刻胶得到了去除并且获得了微电极和导电岛的Cr/Au结构。