[发明专利]一种一体化MEMS氢气传感器制备方法

说明书

本发明涉及气体传感器技术领域，具体地说是一种一体化MEMS氢气传感器制备方法，对MEMS进行清洁和干燥后转移至ALD反应器中，以四(二甲氨基)锡(IV)和水为前驱体沉积SnO₂薄膜，控制ALD SnO₂在MEMS上沉积的循环次数，获得不同厚度SnO₂薄膜，在MEMS沉积150循环的ALD‑SnO₂上继续沉积NiO，以二茂镍(NiCp₂)和O₃为前体，沉积温度270℃，对NiCp₂的脉冲、暴露和吹扫，改变MEMS上沉积ALD NiO的循环次数获得不同比例NiO‑SnO₂界面位点的敏感材料，本发明同现有技术相比通过原子层沉积精准控制纳米大小或膜厚度，实现高强度、高灵敏和稳定的MEMS传感器制备。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体地说是一种一体化MEMS氢气传感器制备方法。

背景技术

众所周知，H₂是一种无色无味的气体，由于其对环境的影响相对较低，因此被认为是一种有吸引力的替代能源和可持续能源载体。作为宇宙中最丰富的元素，H₂是地球上一种很有前途的“清洁”燃料，因为燃烧反应的副产品只是水。然而H₂分子的泄漏当超过一定的临界浓度时会引起严重的爆炸和极其致命的。因此，开发合适的仪器来确定和控制产生、运输、储存和利用过程中的H₂含量变得越来越重要和紧迫。

已有研究报道了形貌、晶面和尺寸等多种气敏性能影响因素。纳米敏感材料的粒径大于德拜长度时，其粒径变化对敏感性能影响较小，而随着粒径减小气敏响应逐渐升高，因此减小纳米颗粒直径是提高敏感性能有效手段之一。

然而，传统制备方法如滴涂法、旋涂法等很难在MEMS上制备均匀薄膜，而接近电子耗尽层厚度的气敏材料粒径一般较小，工作温度较高，因此气敏材料的纳米颗粒在工作温度下容易发生团聚，进而降低气敏材料的响应和稳定性。同时，传统滴涂法制备的敏感膜(厚度常在微米级)因颗粒堆积，克努森扩散等气体扩散方式虽增加了气体分子同敏感材料的碰撞几率，但同样使敏感膜底部很难同气体分子反应。

因此，本发明设计了一种一体化MEMS氢气传感器制备方法，利用ALD在MEMS上原位构建一体化NiO/SnO2超薄异质气敏薄膜，实现高结合强度、高灵敏度和长期稳定的MEMS传感器制备。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一体化MEMS氢气传感器制备方法，利用ALD在MEMS上原位构建一体化NiO/SnO2超薄异质气敏薄膜，实现高结合强度、高灵敏度和长期稳定的MEMS传感器制备。

为了达到上述目的，本发明提供一种一体化MEMS氢气传感器制备方法，包括以下步骤：

S1：对MEMS进行清洁和干燥；

S2：将MEMS转移至ALD反应器中；

S3：以四(二甲氨基)锡(IV)和水为前驱体沉积SnO₂薄膜；

S4：通过控制ALD SnO₂在MEMS上沉积的循环次数，获得不同厚度SnO₂薄膜；

S5：在MEMS沉积的ALD-SnO₂上继续沉积NiO；

S6：以二茂镍(NiCp₂)和O₃为前体，沉积温度控制在270℃；

S7：对NiCp₂的脉冲、暴露和吹扫时间分别为0.03～100、0.03～300和5～1200秒，对O3的脉冲、暴露和吹扫时间分别为0.03～100、0.03～300和0.03～1200秒；