[发明专利]基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法，所述气体传感器包括绝缘基体、绝缘层、阴阳微电极阵列、阴阳电极焊接区和若干碳纳米管；绝缘层设置在绝缘基体上，阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区设置在绝缘层上，阴阳微电极阵列分别与阴阳电极焊接区导电连接，阴阳微电极阵列上垂直排列若干碳纳米管；所述传感器的阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区由显微光刻掺杂多晶硅形成，并利用阴极真空喷镀技术将用于生长碳纳米管的金属喷射到外露的阴阳微电极阵列上，然后利用化学蒸汽沉积技术在阴阳微电极阵列上生长垂直排列的碳纳米管；可以很好的控制微电极阵列的间距和形状，使其有规律的排列，提高气体传感器的精度。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器的制造方法，尤其涉及一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法。

背景技术

气体传感器用于监测气体的成分和动态特征等，并将气体的成分和动态特征等信息转化为电信号。气体传感器一般包括基体、绝缘层和微电极阵列。没有接触待监测气体时，气体传感器的电场强度小于空气的击穿强度，当待监测气体中的带电粒子通过气流运动和扩散运动等方式到达微电极阵列响应范围内，带正电荷和负电荷的粒子分别被阴电极和阳电极邻近区域的电场捕获，并向电极漂移，形成电流信号输出。

随着纳米技术的发展，纳米材料被成功的应用在气体传感器中，纳米材料层被覆盖于微电极阵列表面，由于纳米材料层的电场增强作用，使得在相同电压之下，微电极阵列邻近区域的电场强度大大增强，因此带电粒子运动速度加快，电流密度加大，从而可以提高信号输出强度。另一方面，带电粒子的漂移也会在电场中产生碰撞电离等过程，从而形成雪崩增益，进一步提高信号输出强度，而且电场强度的增强可以提高增益的强度，因此纳米材料的使用利于提高信号强度。

CN 100493452C中描述了一种微型人类呼吸传感器，如图1所示，包括绝缘基体、绝缘层和微电极阵列，微电极阵列上覆盖一维纳米材料层，该一维纳米材料层为多壁碳纳米管。测试结果显示检测到的电流信号比没有覆盖一维纳米材料层的微电极阵列明显增强。

Ashish Modi等在自然杂志(Nature/Vol 424/10July 2003，第171-174页)上发表的文章“Miniaturized gas ionization sensors using carbon nanotubes”中描述了一种基于碳纳米管技术的小型化气体离子化传感器。如图2所示，包括绝缘基体、绝缘层、玻璃片分离层、利用化学蒸汽沉积技术生长的垂直排列的碳纳米管和金属平板，其中，碳纳米管是阳极，金属平板是阴极。试验表明减小阴阳电极之间的距离，气体击穿所需的电场强度大幅度降低。

目前现有的技术不能同时解决控制微电极阵列的间距和形状与控制碳纳米管的生长指向的问题，以同时到达提高检测精度和降低功耗的效果。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种检测精度更高、功耗更低的基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

制造所述基于碳纳米管生长技术的气体传感器，包括以下步骤：

(1)准备一绝缘基体，在绝缘基体上沉积绝缘层；

(2)在绝缘层上沉积掺杂多晶硅，显微光刻所述掺杂多晶硅，形成阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区，阴微电极阵列与阴电极焊接区导电连接，阳微电极阵列与阳电极焊接区导电连接；

(3)再在掺杂多晶硅上沉积绝缘层，显微光刻绝缘层，使阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区完全外露；

(4)利用阴极真空喷镀技术将用于生长碳纳米管的金属喷射到外露的阴阳微电极阵列上；

(5)利用化学蒸汽沉积技术在阴阳微电极阵列上直接生长垂直排列的碳纳米管，同时利用微纳加工技术控制碳纳米管的指向。