[发明专利]一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的气体传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于Ⅲ‑Ⅴ族半导体的气体传感器及其制备方法，该气体传感器及其制备方法利用Ⅲ‑Ⅴ族半导体材料具有较高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性，通过采用Ⅲ‑Ⅴ族半导体作为基板的材料，使得所述基板能在各种恶劣的环境下稳定地工作。而且还利用Ⅲ‑Ⅴ族半导体的光学性能和电学性能，使得上述气体传感器可采用电化学沉积工艺或光电化学沉积工艺将具有高结晶度的金属氧化物沉积到基板上以形成气敏层，进而提高所述气体传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及气体传感器领域，尤其是一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的气体传感器及其制备方法。

背景技术

气体传感器用于感测多种气体的成分或浓度，应用领域相当广泛，例如应用于空气质量的监测和控制、有毒有害气体的检测、生化武器的检测和测定汽车发动机引擎的最佳燃烧效率等方面。气体检测已经成为各个领域的重要关键技术之一。由于气体传感器常常需要在恶劣的环境下工作，因此，具备高灵敏度和耐高温的气体传感器备受人们关注。

在目前的半导体气体传感器中，常常采用硅或氧化铝作为气敏膜的基板，尤其是多孔硅材料制成的基板是当前应用较多的基板。但是，硅基板的热稳定性和化学稳定性较差，难以在恶劣在环境下正常工作，增大了其实现大规模应用的难度，而氧化铝制成的基板的稳定性较好，但是其在常温状态下不导电，无法使用电化学沉积和光电化学沉积等一类可沉积高度结晶的气敏层的方法来制备气敏层，气敏层的灵敏度相对较低，不利于半导体气体传感器的生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的气体传感器及其制备方法，来解决上述问题。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明首先提供了一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的气体传感器，包括基板、气敏层、第一电极和第二电极，其中，所述基板由Ⅲ-Ⅴ族半导体材料制成，所述气敏层形成在所述基板上，所述第一电极连接在所述气敏层上，所述第二电极连接在所述基板或气敏层上。

优选地，所述基板的表面形成多个孔洞，所述气敏层填充各个所述孔洞。

优选地，所述孔洞的开口呈圆形，所述孔洞的开口的孔径为2nm～500μm。

优选地，所以气体传感器还包括加热部，所述加热部用于加热所述气敏层。

优选地，所述加热部设置于所述基板上与所述气敏层相对的一侧，所述气体传感器还包括支撑层，所述支撑层设置于所述基板和所述加热部之间。

优选地，所述第一电极包括第一电极垫片和第一导线，所述第一导线通过所述第一电极垫片连接在所述气敏层上；所述第二电极包括第二电极垫片和第二导线，所述第二导线通过所述第二电极垫片连接在所述基板或气敏层上。

优选地，所述气敏层为金属氧化物制成的半导体气敏膜。

本发明还提供了一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的气体传感器的制备方法，包括步骤：S1、提供一个基板，所述基板由Ⅲ-Ⅴ族半导体材料制成；S2、应用电化学沉积工艺或光电化学沉积工艺在所述基板上沉积气敏层；S3、在所述气敏层上制作第一电极；S4、在所述基板或气敏层上制作第二电极。

优选地，所述步骤S2中，先对所述基板进行处理，使所述基板的表面形成多个孔洞。

优选地，所述气体传感器的制备方法还包括步骤S5：在所述基板的与所述气敏层相对的一侧上设置加热部。