[发明专利]基于氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器的制备方法，其特征在于，所述基于氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器，包括Ti/Au电极，柔性玻璃纤维布衬底，位于柔性玻璃纤维布衬底上的ZnGa₂O₄薄膜，位于ZnGa₂O₄薄膜上的β-Ga₂O₃纳米柱阵列；所述Ti/Au电极为两个，分别位于ZnGa₂O₄薄膜上方和位于β-Ga₂O₃纳米柱阵列上方；所述ZnGa₂O₄薄膜与β-Ga₂O₃纳米柱阵列之间构成氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列；包括以下步骤：

步骤一，对玻璃纤维布衬底进行清洗，清洗过程如下：将衬底依次浸泡到丙酮、乙醇、去离子水中各超声10分钟，取出后再用去离子水冲洗，最后用干燥的N₂气吹干，待用；

步骤二，把ZnO和Ga₂O₃靶材分别放置在磁控溅射沉积系统的靶台位置，将步骤一处理后的玻璃纤维布衬底固定在样品托上，放进真空腔；

步骤三，ZnO薄膜的制备：将腔体抽真空，调整真空腔内的压强，通入氩气，加热玻璃纤维布衬底，利用磁控溅射法沉积一层ZnO薄膜，形成ZnO薄膜/玻璃纤维布衬底，取出待用，其中，ZnO靶材与玻璃纤维布衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10^-6Pa，加热玻璃纤维布衬底时腔体压强为1.0-1.5Pa；

步骤四，在步骤三所得的ZnO薄膜/玻璃纤维布衬底放置于加热台，设置加热台的温度为100℃，将一粒Ga金属放置于ZnO薄膜上方，待镓金属融化，利用载玻片将液体Ga金属压印成片，形成Ga/ZnO/玻璃纤维布衬底，冷却后，放入磁控溅射沉积系统的样品托上；

步骤五，β-Ga₂O₃纳米柱阵列的制备：将腔体抽真空，通入氩气，调整真空腔内的压强，再通入氧气，加热Ga/ZnO/玻璃纤维布衬底，开启Ga₂O₃靶射频电源，利用磁控溅射法在镓金属片表面的镓液滴上原位生长β-Ga₂O₃纳米柱阵列，并进行原位高温退火，使ZnO/Ga薄膜氧化成ZnGa₂O₄薄膜，其中，Ga₂O₃靶材与玻璃纤维布衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10^-4Pa，通入氩气后，真空腔的压强为0.8-1.0Pa，通入氧气后，真空腔的压强调整为10³Pa；

步骤六，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在步骤五所得的β-Ga₂O₃纳米柱阵列和ZnGa₂O₄薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为上下电极，其中，溅射工艺条件：抽真空后腔体压强为1×10^-4Pa，衬底温度为室温，工作气氛为Ar气，工作气压为0.8-1.0Pa，溅射功率为60-80W，Ti和Au薄膜的溅射时间分别为2和5min；所述ZnGa₂O₄薄膜的厚度为1.0-1.5μm；β-Ga₂O₃纳米柱的直径为50-100nm，长度为300～500nm。

2.根据权利要求1所述的基于氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器的制备方法，其特征在于，所述β-Ga₂O₃纳米柱阵列的分布面积小于ZnGa₂O₄薄膜的面积，位于ZnGa₂O₄薄膜上方的Ti/Au电极与β-Ga₂O₃纳米柱阵列位于ZnGa₂O₄薄膜的同一侧。