[发明专利]气敏传感器及其制造方法、检测设备

说明书

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，尤其涉及一种气敏传感器及其制造方法、检测设备。

背景技术

随着社会和科技的发展，传感器技术已经变得越来越重要。传感器技术、计算机技术以及通讯技术被称为信息技术的三大支柱。

气敏传感器作为传感器技术的一个分支，在各领域应用广泛，也越来越受到人们的重视。在食品领域，例如食物的储存效应研究、发酵的控制以及禽类的沙门杆菌等研究都需要用到气敏传感器。在环境领域，日益严重的雾霾给人们的正常生活和健康都产生了较大的影响，而雾霾的产生就和相关气体的排放有重要的关系，所以利用气敏传感器进行气体排放的检测变得尤为重要。在其他领域，例如易燃易爆物品的安全检查以及航空航天和军事国防领域中，气敏传感器的应用也较为广泛。

发明内容

发明人发现，在气敏传感器中，具有气敏特性的气敏元件大多采用薄膜材料。

发明人认识到，薄膜材料的比表面积比较小，采用薄膜材料作为气敏元件时，只有薄膜的表面具有气敏特性，除表面外的其余部分不具有气敏特性，不利于待检测的目标气体的流动和吸附，故这种结构的气敏传感器的灵敏度较低。

针对上述问题，本公开提出了如下解决方案。

根据本公开实施例的一方面，提供一种气敏传感器，包括：绝缘基板；气敏元件，设置在所述绝缘基板上且具有三维纳米网状结构；以及第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述气敏元件的相对两侧。

在一些实施例中，所述三维纳米网状结构包括具有多个孔洞的空心纳米球。

在一些实施例中，所述空心纳米球包括多个半导体纳米片，相邻的半导体纳米片相互搭接，并且每个半导体纳米片具有一个或多个孔洞。

在一些实施例中，所述气敏传感器还包括：纳米颗粒，与所述三维纳米网状结构接触以形成异质结。

在一些实施例中，所述纳米颗粒的尺寸为5nm至50nm。

在一些实施例中，所述绝缘基板为柔性绝缘基板。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种检测设备，包括本公开任意一个实施例所述的气敏传感器。

根据本公开实施例的又一方面，提供一种气敏传感器的制造方法，包括：提供绝缘基板；在所述绝缘基板上形成具有三维纳米网状结构的气敏元件；以及在所述气敏元件的相对两侧形成第一电极和第二电极。

在一些实施例中，所述三维纳米网状结构包括具有多个孔洞的空心纳米球。

在一些实施例中，根据如下方式形成所述空心球：在所述绝缘基板上形成多个半导体纳米片，相邻的半导体纳米片相互搭接，以组成空心纳米球；对所述多个半导体纳米片进行加热或化学腐蚀，以使得每个半导体纳米片具有一个或多个孔洞。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述三维纳米网状结构上涂覆纳米颗粒以形成异质结。

上述实施例中，气敏元件具有三维纳米网状结构。三维纳米网状结构相对于薄膜材料来说具有更大的比表面积，在空气中暴露时可以吸附更多的气体，从而形成更多的耗尽层。因此，当三维纳米网状结构在目标气体中暴露时，耗尽层的消失导致的电阻的变化也更大，提高了气敏传感器的灵敏度。另外，三维纳米网状结构还有利于气体的传输，减小气敏传感器的响应时间和恢复时间。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：

图1是示出根据本公开一些实施例的气敏传感器的结构示意图；

图2A是示出半导体纳米片具有一个孔洞的示意图；

图2B是示出半导体纳米片具有多个孔洞的示意图；

图3是示出根据本公开一些实施例的气敏传感器的制造方法的流程示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。