[发明专利]电容式氢气传感器芯体及其制备方法、电容式氢气传感器

权利要求书

1.一种电容式氢气传感器芯体，其特征在于，包括：

自下至上依次设置的基体、介质片和第二电极；

其中，所述基体设置为导电材料层；所述第二电极设置为氢气敏感层；所述介质片为Ⅲ族氮化物层，且所述介质片背离所述基体的端面氧化为Ⅲ族氧化物层。

2.根据权利要求1所述的电容式氢气传感器芯体，其特征在于，

所述基体设置为单晶硅片或碳化硅片，厚度为0.001～3mm；

所述电容式氢气传感器芯体还包括第一电极；

所述第一电极设置于所述基体背离所述介质片的端面上；或，所述第一电极设置于所述介质片背离所述基体的面上，且所述第一电极与所述第二电极间隔设置。

3.根据权利要求2所述的电容式氢气传感器芯体，其特征在于，

所述Ⅲ族氮化物层包括GaN层、Al_xGa_1-xN层或In_xGa_1-xN层；所述Ⅲ族氧化物层包括Ga₂O₃层、Al_xGa_2-xO₃层或In_xGa_2-xO₃层，其中，所述X为0-0.5；

所述介质片的厚度为0.02～10μm，所述Ⅲ族氧化物层的厚度为2～30nm；

所述第一电极设置为铝电极、金电极、钛铝电极、镍金电极、铬金电极、铜金电极、钛金电极、铂电极或钯电极，所述第一电极的厚度为1～500nm；

所述第二电极设置为铂电极或钯电极或铂合金或钯合金，所述第二电极的厚度为1～1000nm。

4.一种电容式氢气传感器芯体的制备方法，其特征在于，包括：

在导电的基体上生成Ⅲ族氮化物材质的介质片；

对所述介质片进行预处理，并在预处理后的介质片背离所述基体的一端处进行氧化，获得Ⅲ族氧化物层；

通过磁控溅射法或电子束蒸发法在所述Ⅲ族氧化物层上生成第二电极。

5.根据权利要求4所述的电容式氢气传感器芯体的制备方法，其特征在于，所述通过磁控溅射法或电子束蒸发法在所述Ⅲ族氧化物层上生成第二电极，之后还包括：

在所述基体背离所述介质片的端面上，以磁控溅射法或电子束蒸发法生成第一电极；或，

在所述Ⅲ族氧化物层上，以磁控溅射法或电子束蒸发法生成第一电极，并控制所述第一电极和第二电极间隔设置。

6.根据权利要求4所述的电容式氢气传感器芯体的制备方法，其特征在于，所述对所述介质片进行预处理，并在预处理后的介质片背离所述基体的一端处进行氧化，获得Ⅲ族氧化物层，包括：

将生长在基体上的Ⅲ族氮化物材质的介质片依次经过丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗5min，并用氮气枪将介质片吹干；

将所述介质片置入高温炉中，并在所述高温炉中充入氧气并保持压力至1.01×10⁵Pa，将介质层加热到500-800℃并且保温5-100min，并控制升温速度和降温速度为10℃/min，获得Ⅲ族氧化物层；或，将所述介质片置入硫酸或双氧水中，浸泡3-30min，获得Ⅲ族氧化物层；或，将所述介质片置入氧等离子仪器中，控制氧等离子仪器的功率为10-500W，内部气压为1-50Pa，处理时间为1-100min，获得Ⅲ族氧化物层。