[发明专利]一种二氧化碳传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种二氧化碳传感器，包括硅衬底层（1）和沉积在硅衬底层（1）上的外延片（11），其特征在于：所述外延片（11）具体为高晶体质量氮化镓或铝氮化镓外延片，所述外延片（11）从下到上依次沉积有：第一氮化铝缓冲层（2）、铝镓氮缓冲层（3）、氮化镓耐压层（4）、氮化镓层（5）、第二氮化铝缓冲层（6）、铝镓氮层（7）、氮化镓盖帽层（8）；

在所述外延片（11）上的一端刻蚀并采用磁控溅射沉积有铝电极（9），所述外延片（11）上的另一端采用光刻方式形成铂电极（10）；

另外还在外延片（11）的顶部、铝电极（9）与铂电极（10）之间涂有聚乙烯亚胺和淀粉组成的混合物（21）；

在所述铝电极（9）和铂电极（10）的顶部还涂有钝化层（22）；

一种二氧化碳传感器的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：在硅衬底层（1）上成长出高晶体质量的氮化镓或铝氮化镓外延片（11）；

步骤二：在外延片（11）的一端采用熔融氢氧化钠或氢氧化钾对外延片（11）进行刻蚀形成长方体凹槽，在凹槽处采用磁控溅射技术在氮化镓层（5）中沉积120nm-150nm厚度的铝电极（9），所述铝电极（9）与外延片（11）之间形成欧姆接触；

在外延片（11）另一端的表层采用光刻技术制作20nm-50nm厚度的铂电极（10），使铂电极（10）与铝镓氮层（7）形成肖特基二极管；

步骤三：在铝电极（9）和铂电极（10）的表面沉积钝化层（22）；

步骤四：将聚乙烯亚胺和淀粉按照2:1的比例混合在一起，使用磁力搅拌器使其混合均匀，将混合均匀的混合物（21）溶液涂敷到外延片（11）上、铝电极（9）和铂电极（10）之间；

步骤五：将整个外延片（11）置于烘干箱中蒸发溶剂，在外延片（11）上形成稳定的薄膜，完成整个二氧化碳传感器器件的制作。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳传感器，其特征在于：所述硅衬底层（1）的厚度为0-2000um；

所述第一氮化铝缓冲层（2）的厚度为100-300nm；

所述铝镓氮缓冲层（3）的厚度为1000-2000nm；

所述氮化镓耐压层（4）的厚度为1500-3000nm；

所述氮化镓层（5）的厚度为200-400nm；

所述第二氮化铝缓冲层（6）的厚度为0-2nm；

所述铝镓氮层（7）的厚度为10-20nm；

所述氮化镓盖帽层（8）的厚度为0-2nm；

所述铝电极（9）的厚度为120nm-150nm；

所述铂电极（10）的厚度为20nm-50nm。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳传感器，其特征在于：所述钝化层（22）具体为氮化硅、硅铝氮、三氧化二铝中的一种或几种；

所述钝化层（22）的厚度为10-30nm；

所述钝化层（22）没有全部覆盖铝电极（9）、铂电极（10），在钝化层（22）没有覆盖的部分开有用于电路接线的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳传感器，其特征在于：所述混合物（21）中的聚乙烯亚胺和淀粉的混合比例为2:1。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳传感器，其特征在于：所述步骤一的具体步骤为：在1000um的硅衬底层（1）上依次成长200nm的第一氮化铝缓冲层（2）、1600nm的铝镓氮缓冲层（3）、2200nm的氮化镓耐压层（4）、300nm的氮化镓层（5）、1nm的第二氮化铝缓冲层(6)、18nm的铝镓氮层(7)、1nm的氮化镓盖帽层(8)，成长完成后将制备出包含高晶体质量氮化镓或铝氮化镓的外延片（11）。

6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳传感器，其特征在于：所述步骤二中对外延片（11）材料的刻蚀厚度为100nm。