[发明专利]一种高敏感度NO2气体传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种高敏感度NO₂气体传感器及其制备方法，所述制备方法包括：提供一锗基底；于锗基底的上表面形成一石墨烯层，并于石墨烯层的上表面生长锗量子点；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，第一电极和第二电极之间具有一沟道，且第一电极和第二电极沿沟道的中心呈对称分布；以及对裸露在外的锗量子点和石墨烯层进行刻蚀，以保留沟道处的锗量子点和石墨烯层，同时去除位于沟道以外的锗量子点和石墨烯层，实现于锗基底上制备高敏感度NO₂气体传感器。通过本发明解决了传统NO₂气体传感器存在选择性差的问题，同时提供了一种锗衬底上石墨烯制备高敏感度气体传感器的简单方法。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种高敏感度NO₂气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，伴随而来的是越来越多的环境污染；二氧化氮（NO₂）就是一种重要的大气污染物，其主要来自于燃料的燃烧、工厂废气及汽车尾气的排放等，低浓度的NO₂气体即可损害人的呼吸道造成咽部疾病，同时NO₂也是酸雨的成因之一，对环境和人体健康都有着严重的危害。

现有主要是通过半导体气体传感器对NO₂气体进行检测，其主要是利用气体在半导体表面发生氧化或还原反应导致半导体某些特性发生变化而得到的。根据半导体气体传感器的输出特性可将其分为电阻式和非电阻式两大类，其中，金属氧化物基半导体传感器属于电阻式半导体气体传感器，其基本工作原理为：金属氧化物半导体暴露在NO₂等被测气体中时，NO₂等被测气体分子会吸附在半导体材料表面而使半导体电阻值发生变化，然后通过测量该变化电阻从而确定被测气体的浓度。虽然此种气体传感器具有小型轻便、易于集成的优点，但同时也存在选择性差的问题。

鉴于此，有必要设计一种新的高敏感度NO₂气体传感器及其制备方法用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高敏感度NO₂气体传感器及其制备方法，用于解决传统NO₂气体传感器存在选择性差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高敏感度NO₂气体传感器的制备方法，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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方法包括：