[发明专利]微型气敏传感器及其制备方法

说明书

本发明是关于一种微型气敏传感器及其制备方法，其制备方法包括：制备石墨烯粉体；制备石墨烯分散液；通过高温粘胶将铜箔粘接到基底上；通过丝网印刷将所述的石墨烯分散液在基底的预制区域上印刷覆膜；通过银浆将连接线连接至所述铜箔，烘干，得到微型气敏传感器。本发明的微型气敏传感器具有响应时间短，可测试气体浓度低，灵敏度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种微电子技术领域，特别是涉及一种微型气敏传感器及其制备方法。

背景技术

日常衣食住行、工业生产中都是与各种各样的金属材料、无机材料、有机材料等密切相关。尤其是家居用品、新装修房屋等装饰家居材料都会释放甲醛、苯、二氧化氮、一氧化氮、二氧化硫等气体中的一种或几种有毒气体。这些毒气使人们的身体承受着不同程度的伤害。随着工业化的加剧和经济建设的推进，未来这些气体的排放量将会与日俱增。而如何快速有效的监测这些气体的浓度就成了重中之重。气敏传感器是检测气体浓度和体积的一种传感器，传统的无机半导体气敏传感器，传感器本身背景噪音大，是较低信号的十倍以上，其致命缺陷是信噪比太低，并且能检测的最小浓度极限有限。因此人们急于寻找一种信噪比较高的材料替代无机半导体。

石墨烯是一种新型碳材料，具有优异的光、电、热学性质。石墨烯中每个碳原子都有1个孤立的p轨道电子，这些没有成键的电子在与石墨烯平面相垂直的所形成的π轨道上自由移动，使得石墨烯表现出良好的导电性和导热性以及可以吸附其它分子的性能。因为平面方向的共价键非常牢固，并且垂直方向的电子能在石墨烯平面内自由的移动，所以石墨烯无论是机械强度还是导电性能都非常好。由于石墨烯本身特殊的电子结构使其具有较顺畅的电子通道便于电子传递。作为气敏材料时提供更多的气敏通道。另外由于石墨烯碳原子暴露在目标气体中，有利于与气体充分接触，并且石墨烯具有较低的约翰逊噪声，有利于检测到较低浓度的气体，这些特点使石墨烯在气敏传感器方面具有更广泛的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型的微型气敏传感器及其制备方法，所要解决的技术问题是使其响应时间短，可测试气体浓度低，灵敏度较高，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微型气敏传感器的制备方法，其包括：

制备石墨烯粉体；

制备石墨烯分散液；

通过高温粘胶将铜箔粘接到基底上；

通过丝网印刷将所述的石墨烯分散液在基底的预制区域上印刷覆膜；

通过银浆将连接线连接至所述铜箔，烘干，得到微型气敏传感器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的微型气敏传感器的制备方法，其中所述的制备石墨烯粉体是将鳞片石墨通过高温高压法制备。

优选的，前述的微型气敏传感器的制备方法，其中所述的石墨烯粉体的层数为3-8层，比表面积200-400m²/g。

优选的，前述的微型气敏传感器的制备方法，其中所述的制备石墨烯分散液，其包括：将石墨烯粉体与分散助剂、水混合，高剪切分散研磨，得到石墨烯分散液。

优选的，前述的微型气敏传感器的制备方法，其中所述的分散助剂为聚乙烯吡络烷酮、阿拉伯胶和十二烷基苯磺酸钠；其中所述的聚乙烯吡络烷酮占石墨烯分散液的重量百分比为1-3％，所述的阿拉伯胶占石墨烯分散液的重量百分比为1-3％，所述的十二烷基苯磺酸钠占石墨烯分散液的重量百分比为1-3％；

所述的混合包括搅拌和超声；

所述的高剪切分散研磨的转速为2000-5000rps，剪切速率10000-60000S^-1，剪切研磨时间为5-10h。