[发明专利]一种高灵敏度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种高灵敏度传感器及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：在烧结体基片表面制备柱状阵列碳纳米管膜；将气敏材料涂覆在所述表面生长有柱状阵列碳纳米管膜的烧结体基片上，进行烧结处理，得到气敏烧结体；将加热丝放入所述气敏烧结体中，按照旁热式器件常规工艺进行焊接、封装、电老化，制成高灵敏度传感器。本发明通过在烧结体基片表面上制备柱状阵列碳纳米管膜，不仅增加了烧结体基片的比表面积，从而增加气敏材料涂覆在烧结体基片单位面积上的量；进一步地，具有较佳气敏性能的碳纳米管自身还能够和涂覆在其表面的气敏材料发生协同作用，从而有效提升传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及气敏传感器领域，尤其涉及一种高灵敏度传感器及其制备方法。

背景技术

气体传感器技术有着广阔的应用前景，可用于家庭、工厂、车间和矿山的各种易燃易爆或有害气体的检测。

近年来，随着硅加工技术的发展，特别是微机械加工技术带来了制造加工技术的根本性变革。采用微电子、为机械加工和薄膜加工技术制备的微结构气敏传感器通常具有微型化、低功耗等优点。

现有技术通常通过对气敏材料进行改进来提高气敏传感器的灵敏度，但是并不能取得显著的效果。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高灵敏度传感器及其制备方法，旨在解决现有气敏传感器灵敏度较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高灵敏度传感器的制备方法，其中，包括步骤：

将烧结体基片放入石英管中，以酞菁铁作为碳源和催化剂，在氩气和氢气的流动气氛中进行加热处理，得到表面生长有柱状阵列碳纳米管膜的烧结体基片；

将预先配制的气敏材料涂覆在所述表面生长有柱状阵列碳纳米管膜的烧结体基片上，进行烧结处理，得到气敏烧结体；

将加热丝放入所述气敏烧结体中，按照旁热式器件常规工艺进行焊接、封装、电老化，制成高灵敏度传感器。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述氩气和氢气的体积比为1:1。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述加热处理的温度为800-1000℃，加热时间为10-20min。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述烧结体基片表面生长的柱状阵列碳纳米管膜中，每根碳纳米管的直径为30-50nm。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述烧结体基片表面生长的柱状阵列碳纳米管膜中，若干根碳纳米管成束状堆积，每束碳管的直径为3-6μm，相邻碳管束间的距离为2-35μm。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述烧结体基片表面生长的柱状阵列碳纳米管膜中，每束碳管的高度为14-18μm。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述气敏材料为SnO₂、ZnO、Fe₂O₃或ZrO₂中的一种。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述气敏材料中掺杂有Pt或Pd中的一种或两种。

所述高灵敏度传感器的制备方法，其中，所述烧结处理的温度为500-700℃。

一种高灵敏度传感器，其中，采用所述的方法制备而成。