[发明专利]一种NO2传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种NO2传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤一、清洗玻璃衬底；步骤二、采用光刻的方法在玻璃衬底的上方中间处制作Ti/Au电极作为NO2传感器的栅极，在玻璃衬底的两侧均设有电极；步骤三、采用匀胶机在玻璃衬底上旋涂一层PMMA，旋涂时间为30s，转速为3000 r/min；随后对玻璃衬底进行烘烤，使PMMA中的溶剂挥发；步骤四、通过电子束曝光技术在PMMA上制备沟槽，沟槽底部为Ti/Au电极，沟槽两侧的PMMA用于支撑铜纳米线，使它悬空在栅极上方；步骤五、采用金片贴膜电极法在玻璃衬底上制作源漏电极和源极。本发明具有高灵敏度、较低的检测下限、耐湿性和稳定性的优点。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，特别是一种NO₂传感器的制备方法。

背景技术

二氧化氮是一种棕红色有刺激性臭味的气体，具有强腐蚀性和生理刺激作用，是形成雾霾的来源之一，也是酸雨的来源之一。因此，研究高选择性、高灵敏度的室温NO₂气体传感器，对NO₂排放进行实时准确的检测、控制和报警变得迫不及待。

ZnO是一种重要的金属氧化物半导体材料，在常温下禁带宽度为3.37eV，为直接带隙半导体，对紫外光的吸收系数大，可以充分的吸收紫外光；而且其载流子迁移率很高，高的电子迁移率有助于具有更大的电导和快速的电荷分离；同时它的激子束缚能很大，约为60meV，具有优良的光电性质。

除此之外，由于其独特且优良的介电和压电等特性，被广泛应用于气体传感器。研究表明，ZnO在工作温度为200℃以上时对NO₂有较好的选择性和较高的灵敏度，可探测ppb级的NO₂气体。然而，高的工作温度限制了气敏元件对易燃易爆气体的检测，同时，在高温工作环境中，金属氧化物晶面会产生扩散和烧结效应，从而影响传感器稳定性。因此，降低气敏元件的工作温度，实现在室温条件下对 NO₂的高选择性、高灵敏度，成为当前ZnO传感器研究的主要趋势。

目前为止，研究者一般通过贵金属掺杂、过渡金属氧化物掺入和光照射等方法来实现此目标。随着LED技术的快速发展，小型携带紫外、可见光发光得以实现，光激发气敏元件技术得到了广泛的关注，光照射成为目前实现高的室温气敏特性的最具价值和最有前途的方法。

随着工业化进程的快速发展，能源的大量使用，如煤炭、天然气、石油等燃烧带来的有毒有害气体，已经成为了威胁人类健康和安全的一个严重的问题。NO₂作为一种有毒气体。能够引起光化学烟雾和酸雨等，从而危害植物的生长并对建筑物产生腐蚀。即使是在ppm的量级，它也会伤害人类的消化系统和神经系统。美国政府工业卫生学家会议列出空气中的安全标准浓度是3ppm。职业安全与健康管理局(OSHA)设定的标准是5ppm。由此可见，开发低廉的、实用的并具有高灵敏度的NO₂气体传感器十分必要。

基于这种需求，各国学者都在致力于开发具有高性能的NO₂气体传感器并被应用在环境监测和工业生产安全等方面。包括Si材料、有机材料、氧化物半导体材料等。其中基于氧化物半导体敏感材料的传感器具有灵敏度高、响应恢复快、选择性好和可靠性高等优点，很适合用于实时、连续和在线监测。现有技术中的 NO₂传感器还存在灵敏度不够高、基线漂移严重等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种NO₂传感器的制备方法，本发明具有高灵敏度、较低的检测下限、耐湿性和稳定性的优点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

根据本发明提出的一种NO₂传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、清洗玻璃衬底；