[发明专利]一种二氧化碳传感器及其制备方法

说明书

本发明一种二氧化碳传感器及其制备方法，属于二氧化碳传感器技术领域，所要解决的技术问题为：提供一种二氧化碳传感器硬件结构及其制备方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：在硅衬底上生成高晶体质量的氮化镓/铝氮化镓外延片，外延片一端刻蚀后利用电极制备工艺沉积铝电极，另一端直接光刻成铂电极，然后在两电极之间涂敷PEI和淀粉的混合物，由此获得一种检测范围广、可重复使用、稳定性好、材料利用率高的二氧化碳传感器；本发明制备的二氧化碳传感器具有检测范围广、价格便宜、易检测、可重复使用等有益效果；本发明安装应用于二氧化碳检测电路中。

技术领域

本发明一种二氧化碳传感器及其制备方法，属于二氧化碳传感器技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，在制作碳酸饮料、进行焊接、生产果蔬等过程中需要增加二氧化碳含量来提高生产效率，而一旦人体内吸入浓度超过20%二氧化碳时，会在血液中形成碳酸，造成酸中毒；因此开发检测二氧化碳浓度的气体传感器将有助于提高生产效率和保障操作人员的身体健康。

传统二氧化碳传感器采用红外检定技术对气体进行检测，价格昂贵，检测气体浓度范围只有0%~0.5%，因此制作出一款成本低，检测范围广的二氧化碳传感器是很有必要的；目前使用的氮化镓气体传感器在用于检测二氧化碳浓度时，检测范围可以达到0%~50%，可以很好解决传统二氧化碳传感器检测范围窄的缺点；但氮化镓应用于检测二氧化碳的电路中时，需要先进行两端刻蚀处理，再采用磁控溅射法将金属依次溅射到氮化镓和铝镓氮中间形成电极，该方法步骤繁琐，处理价格昂贵，且制作出的气体传感器使用寿命短。综上所述，针对目前二氧化碳传感器领域，需要找到一种检测范围广、制作步骤简单、使用寿命长的二氧化碳传感器。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种二氧化碳传感器硬件结构及其制备方法的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种二氧化碳传感器，包括硅衬底层和沉积在硅衬底层上的外延片，所述外延片具体为高晶体质量氮化镓或铝氮化镓外延片，所述外延片从下到上依次沉积有：第一氮化铝缓冲层、铝镓氮缓冲层、氮化镓耐压层、氮化镓层、第二氮化铝缓冲层、铝镓氮层、氮化镓盖帽层；

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

另外还在外延片的顶部、铝电极与铂电极之间涂有聚乙烯亚胺和淀粉组成的混合物；

在所述铝电极和铂电极的顶部还涂有钝化层。

所述硅衬底层的厚度为0-2000um；

所述第一氮化铝缓冲层的厚度为100-300nm；

所述铝镓氮缓冲层的厚度为1000-2000nm；

所述氮化镓耐压层的厚度为1500-3000nm；

所述氮化镓层的厚度为200-400nm；

所述第二氮化铝缓冲层的厚度为0-2nm；

所述铝镓氮层的厚度为10-20nm；

所述氮化镓盖帽层的厚度为0-2nm；

所述铝电极的厚度为120nm-150nm；

所述铂电极的厚度为20nm-50nm。

所述钝化层具体为氮化硅、硅铝氮、三氧化二铝中的一种或几种；

所述钝化层的厚度为10-30nm；

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

所述混合物中的聚乙烯亚胺和淀粉的混合比例为2:1。