[发明专利]一种电离式气体传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种电离式气体传感器，包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层导电金属薄膜，所述第一电极板面向所述第二电极板的一面设有硅柱电极阵列，所述硅柱电极阵列的上表面设有至少一层金属薄膜，所述金属薄膜的上表面设有金属氧化物纳米线，所述第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜，所述第一电极板和第二电极板之间的间距为20‑400μm。该气体传感器制备工艺简单、稳定性好、击穿电压低，适合商业化生产。

技术领域

本发明涉及纳米器件制备技术领域，尤其涉及一种基于氧化铜纳米线的低击穿电压电离式气体传感器及制备方法。

背景技术

吸附式气体传感器通常的工作原理是，测量气体分子吸附在敏感材料表面时传感器件的电响应变化。由于不同气体的吸附可能引起相似的电响应，因此化学吸附式气体传感器通常会遇到选择性难以测量的问题。另一方面，吸附式气体传感器在检测具有低吸附能的气体(例如惰性气体)方面具有较大的困难。另外，有些吸附式气体传感器的工作温度也较高。

为了克服常规化学吸附式气体传感器的诸多问题，引入物理电离式气体传感器是一种很好的选择。由于在恒定温度下，很多气体均显示出独特的击穿特性，因此选用电离式气体传感器可以期望获得出色的选择性和较低的工作温度。已有实验证实，电离式气体传感器能够在室温下识别不同气体的电离特性。

然而，目前大多数电离式气体传感器都需要配备宏观尺寸的电极系统，由此带来的主要缺点是必须工作在高电压下。最近的研究发现，基于一维纳米结构的新型电离式气体传感器，通过利用一维纳米尖端的纳米级曲率可以在相对较低的电压下产生非常高的局部电场，这将有利于多种气体在低压条件下的有效电离。有报道称，多壁碳纳米管可以作为电离式气体传感器的放电电极。然而，碳纳米管容易被击穿电压引起的高密度电流氧化和降解。为了克服这方面的困难，研究人员考虑选用氧化锌、氧化铜、氧化钛等纳米线结构作为电极尖端，以增强传感器的稳定性。

由于击穿电压和电流取决于特定的参数，因此可以通过选用新颖的电极材料、结构以及调节电极间间距等手段，优化气体传感器的电离特性，从而降低击穿电压、提高器件稳定性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种基于氧化铜纳米线的低击穿电压电离式气体传感器，气体传感器制备工艺简单、稳定性好、击穿电压低。

一种电离式气体传感器，包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层导电金属薄膜，所述第一电极板面向所述第二电极板的一面设有电极阵列，所述电极阵列的上表面设有至少一层金属薄膜，所述金属薄膜的上表面设有金属氧化物纳米线，所述第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜，所述第一电极板和第二电极板之间的间距为20-400μm。

优选地，所述金属薄膜包括为铜薄膜。

优选地，所述金属薄膜还包括设置在铜薄膜和电极阵列的上表面之间的钼薄膜。

优选地，所述金属氧化物纳米线为CuO纳米线。

优选地，所述电极膜的材料为铬或者钼，或者铬和钼的多层结构或合金。

优选地，所述第一电极板的材料为硅片，所述导电金属薄膜为金或银；所述第二电极板为平面电极。

一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

S1：在第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对第一电极板面向所述第二电极的一面进行加工制造电极阵列；

S2：在电极阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除电极阵列表面的杂质，然后用酒精和去离子水再次清洗表面并烘干；