[发明专利]一种高敏感度NO2气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤1）提供一锗基底；

步骤2）于所述锗基底的上表面形成一石墨烯层，并于所述石墨烯层的上表面生长锗量子点；

步骤3）于生长有锗量子点的石墨烯层上表面形成第一电极和第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极之间具有一沟道，且所述第一电极和所述第二电极沿所述沟道的中心呈对称分布；以及

步骤4）对裸露在外的所述锗量子点和所述石墨烯层进行刻蚀，以保留所述沟道处的所述锗量子点和所述石墨烯层，同时去除位于所述沟道以外的所述锗量子点和所述石墨烯层，实现于所述锗基底上制备高敏感度NO₂气体传感器。

2.根据权利要求1所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，采用化学气相沉积工艺形成所述石墨烯层，所述石墨烯层为单原子石墨烯层。

3.根据权利要求1所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，采用分子束外延工艺生长所述锗量子点，生长温度为400℃～500℃，生长时间为300s～900s；所述锗量子点的密度为50个/μm ²～85个/μm ²，直径为60μm～65μm，高度为20μm～25μm。

4.根据权利要求1所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤3）中，于生长有锗量子点的石墨烯层上表面形成第一电极和第二电极的具体包括：

步骤3.1）于生长有锗量子点的石墨烯层上表面旋涂光刻胶，并通过光刻工艺于所述光刻胶中定义第一电极图形和第二电极图形；及

步骤3.2）于所述第一电极图形和所述第二电极图形处形成第一电极和第二电极，并去除所述光刻胶。

5.根据权利要求4所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤3.2）中，形成所述第一电极和所述第二电极的具体包括：于所述第一电极图形和所述第二电极图形处分别形成粘附层，及于所述粘附层上形成金属电极。

6.根据权利要求5所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，采用电子束蒸发工艺形成所述粘附层和所述金属电极，其中，所述粘附层的材质包括金属钛或金属铬，所述金属电极的材质包括金属金。

7.根据权利要求1所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤4）中，对裸露在外的所述锗量子点和所述石墨烯层进行刻蚀，保留所述沟道处的所述锗量子点和所述石墨烯层，同时去除位于所述沟道以外的所述锗量子点和所述石墨烯层的具体包括：

步骤4.1）于步骤3）所得结构的上表面旋涂光刻胶，并通过光刻工艺于所述沟道处形成刻蚀阻挡层；

步骤4.2）基于所述刻蚀阻挡层，对裸露在外的所述锗量子点和所述石墨烯层进行刻蚀，以保留所述沟道处的所述锗量子点和所述石墨烯层，同时去除位于所述沟道以外的所述锗量子点和所述石墨烯层；及

步骤4.3）去除所述刻蚀阻挡层。

8.根据权利要求7所述的高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤4.2）中，采用感应耦合等离子体工艺对所述锗量子点和所述石墨烯层进行刻蚀；其中，刻蚀气体包括氧气，氧气的气体流量为10sccm～25sccm，刻蚀反应腔室的射频功率为10W～30W，ICP功率为2000W～2500W，刻蚀时间为30s～50s。