[发明专利]一种基于CuO/In2

说明书

一种基于CuO/In₂O₃修饰的石墨烯MEMS气体传感器的制备方法，它属于气体敏感型传感器领域。该方法包括：一、纳米CuO的制备；二、纳米In₂O₃的制备；三、rGO‑CuO/In₂O₃的制备；四、AlN陶瓷基板的制备；五、银叉指电极的制备；六、铜加热电极的制备；七、单晶硅衬底的制备；八、气敏材料的涂敷。本发明通过分步式制备单一材料，一步超声水热制备复合材料的方法得到rGO‑CuO/In₂O₃气敏材料，此方法可以杜绝一步混合制备石墨烯基复合材料过程中所导致的中间产物残留等问题，使所制备的复合材料中单一材料间的比例可控且更为精确。同时辅以全新设计的复合多层式传感器芯片结构，使其在极小的体积，极低的功耗条件下也能有出色的工作性能，兼具自动化程度高，集成性好等优势。

技术领域

本发明属于气体敏感型传感器领域，具体涉及一种基于CuO/In₂O₃修饰的石墨烯MEMS 气体传感器的制备方法。

背景技术

随着科学技术的日益进步，气体传感器领域也得到了长足的发展，从器件加工工艺到气敏反应机理的研究，从结构设计优化到气敏材料制备都已经较为成熟，并已投入工业化生产。

但是，传统的气体传感器因自身的工艺局限性等问题导致的如气敏反应不及时准确，气敏材料不安全，传感器集成度较低，器件工作功耗较大，长时间使用重复性较差等一系列问题，使之不足以应付生产生活中突发的气体泄漏检测及更低的气体检测区限。

这对气体传感器提出了更为精细的工艺要求与更为严苛的检测标准，如何提高气敏材料的检测性能及如何利用MEMS技术增进传感器结构的加工工艺水平成为当前研究的热点与难点。

石墨烯因其独特的物理化学性能为气敏材料制备与研究提供了新的思路，将石墨烯加入到传统的气敏材料所制得的新型复合材料相比原始材料具有更为优异气敏检测性能，其独特的电学，热学和机械性能也在新型材料中得到了充分地体现。

因此，针对不同的待测气体，将石墨烯改性或掺杂不同的化合物，并辅以MEMS器件结构工艺设计，有望解决传统气体传感器因自身的缺陷所导致的一系列问题，进一步开拓气体传感器的研究领域并取得成果。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型的基于CuO/In₂O₃修饰的石墨烯MEMS气体传感器的制备方法，用以解决现有的石墨烯基复合气敏材料制备过程中存在的中间产物残留等问题及传感器芯片的结构优化设计。

一种基于CuO/In₂O₃修饰的石墨烯MEMS气体传感器的制备方法，它通过如下步骤实现：

一、纳米CuO的制备：

a、称取适量氯化铜CuCl₂粉末与氢氧化钠NaOH粉末分别溶于去离子水中配置成溶液，用滴管吸取适量NaOH溶液逐滴缓慢加入到CuCl₂溶液中，同时使用磁力搅拌器搅拌所得溶液使其充分反应，并控制溶液的pH值为7，得到氢氧化铜Cu(OH)₂蓝色悬浊液；

b、将所得悬浊液用低速离心机离心之后再用去离子水洗涤，此过程重复3～4次，最后使用无水乙醇洗涤1次，并取走多余的上层清液，得到Cu(OH)₂蓝色胶状沉淀；

c、将沉淀物置于石英舟中放入台式干燥箱以70～90℃恒温加热干燥2h，研磨所得Cu(OH)₂块状物成粉末状,并将其转移至真空干燥箱中以200～250℃焙烧3h，最后使用球磨机充分研磨，得到细密黑色氧化铜CuO粉末；

二、纳米In₂O₃的制备：