[发明专利]一种可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法

权利要求书

1.一种可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法，其制备步骤如下：

1)在高纯硅片(11)表面通过热氧化生长一层SiO₂绝缘层(12)，将此带有绝缘层的硅 片作为基片；

2)通过光阻剥落法工艺在上述基片上制备梳状电极对(1、2)；

3)将制备好带梳状电极的基片(13)固定于真空沉积室(16)的衬底座(15)上，在梳 状电极上焊接导线(10)并引出到真空沉积室(16)外，与电导测量仪器(14)的电极相连 接；

4)将真空沉积室(16)连接到纳米粒子源(19)上并高真空泵抽真空到10^-5Pa以上真空 度；钯纳米粒子(18)通过惰性气体氩气(17)聚集法团簇源产生，团簇源与真空沉积室(16) 之间通过小孔(20)连通构成差分真空，工作时团簇源内充入100-1000Pa的氩气(17)，真空 沉积室(16)保持10^-2Pa以上的真空度，团簇源内产生的钯纳米粒子(18)通过小孔(20)喷 出到真空沉积室(16)并沉积到制备有梳状电极(13)的基片上；

5)在梳状电极(13)间沉积钯纳米粒子(18)的同时，通过电导测量仪器(14)实时测 量沉积过程中梳状电极之间的电导变化，监控在梳状电极之间形成的近距邻接钯纳米粒子链 (23)；

6)在电导随时间发生显著变化的沉积阶段t1-t2之间停止钯纳米粒子(18)的沉积，得 到具有相应的初始电导的氢气传感器单元(24)；

7)按步骤1)-6)的方法在t1-t2之间选择2-5个不同的沉积时间，制备2-5个具有不同 初始电导的氢气传感器单元(24)，将这些氢气传感器单元对应的两极并联就得到了本发明的 氢气传感器(25)。

2.根据权利要求1所述的可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法，其特征 在于步骤1)中所述的SiO₂绝缘层(12)的厚度为300nm-800nm。

3.根据权利要求1所述的可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法，其特征 在于步骤2)中所述的梳状电极对(1、2)，电极厚度为70nm-100nm的银薄膜或金薄膜， 电极之间间隙(3)的宽度(4)为1-10μm，梳状电极的齿长(5)为1-3mm，齿宽(6)为3-10μm， 梳状电极的宽度(7、8)为8-10mm，长度(9)为8-20mm，梳状电极间的初始电阻应不 小于1MΩ。

4.根据权利要求1所述的可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法，其特征 在于步骤4)中所述的小孔(20)直径为2-10mm。

5.根据权利要求1所述的可集成的密集纳米颗粒单层膜氢气传感器的制备方法，其特征 在于步骤7)中将2-5个氢气传感器单元并联起来组成的氢气传感器同时具有低的氢浓度探 测下限和高的氢浓度探测上限。