[发明专利]多层叠加的气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种多层叠加的气体传感器。

背景技术

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，目前已有的气体传感器种类繁多，按所用气敏材料及其气敏特性不同，可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式等。

1、半导体气体传感器

这种传感器在气体传感器中约占60％。按照其机理可分为电阻式和非电阻式两种。电阻式采用SnO2、ZnO等金属氧化物材料制备，有多孔烧结件、厚膜、薄膜等形式。主要是通过检测气敏元件的电阻随气体含量的变化情况而定的，主要使用金属氧化物陶瓷气敏材料。非电阻式半导体气体传感器是利用气敏元件的电流与电压随气体含量变化而工作的。

2、固体电解质气体传感器

这种传感器元件为离子对固体电解质隔膜传导。其机理是利用隔膜两侧两个电池之间的电位差等于浓差电池的电势。通过测量电动势来测量气体浓度，如可以测量H2S的YST-Au-WO3、测量NH3的NH+4CaCO3等。

3、接触燃烧式气体传感器

这种气体传感器可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。其工作原理是：气敏材料在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，产生的热量使传感器的电热丝升温，从而使其电阻值产生变化，通过测量电阻变化来测量气体的浓度。这种传感器只能测量可燃气体，对不可燃其他不敏感。

虽然目前已有的气体传感器种类繁多、原理各不相同，但每种类型的传感器都只能对特定气体有效，而且传感器的选择性与适用范围不能兼顾，即如果选择性好的话，则可探测的气体种类少，如果可探测的气体种类多的话，则选择性不高。

发明内容

本发明提供一种新型结构的半导体气体传感器，其包括多层叠加的功能层，每个功能层均是多孔的功能层，本申请的气体传感器，包含：

绝缘基板；

所述绝缘基板上设置第一电极层，所述第一电极层包括金属层和透明导电氧化物层；

第一金属细栅线，设置在所述透明导电氧化物层上；

在所述第一金属细栅线和透明导电氧化物层未被金属细栅线覆盖的区域上形成多孔氧化锡层；

在所述多孔氧化锡层上形成多孔氧化钴层；

在所述多孔氧化钴层上形成的多孔氧化镍层；

在所述多孔氧化镍层上形成第二金属细栅线；

形成所述多孔氧化锡层、多孔氧化钴层和多孔氧化镍层后，通过包括碳量子点溶液对这三层进行浸泡，然后旋转去除碳量子点溶液，使得多孔层中材料的孔壁上形成碳量子点。

进一步地，所述第二金属细栅线的间距范围是1000-3000μm。

进一步地，所述多孔氧化锡层、多孔氧化钴层和多孔氧化镍层通过PS微球先形成模板，然后蒸镀一层材料层，再去除PS微球形成多孔氧化锡层。

进一步地，所述多孔氧化锡层的PS微球粒径范围是200-300微米。

进一步地，所述多孔氧化钴层的PS微球粒径范围是60-200微米。

进一步地，所述多孔氧化镍层的PS微球粒径范围是200-300微米。

进一步地，所述PS微球粒径范围是60-300微米。

进一步地，重复形成模板-材料蒸镀-去除PS微球步骤增加多孔层的厚度。

进一步地，所述多孔氧化锡层、多孔氧化钴层和多孔氧化镍层的厚度范围分别是1000-4000微米。

本发明的有益效果在于：本申请提供了一种新型的气体传感器结构，包括金属层、透明导电氧化物层、第一金属细栅线，还包括三层多孔的气体传感层，分别是多孔氧化锡层、多孔氧化钴层和多孔氧化镍层，并且通过碳量子点溶液对这三层进行浸泡，对气体传感层进行改性，该新型结构下气体传感层的半导体性质得到很大的改变，对于气体传感的灵敏度得到了较高的提升，并且通过设置的探测结构，提升了传感器效率。

附图说明

图1为本发明多层叠加的气体传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明提供一种多层叠加的气体传感器，其特征在于，包含：

绝缘基板1；