[发明专利]一种贵金属修饰复合型气体传感器

说明书

本申请涉及半导体气体传感器领域，具体提供了一种贵金属修饰复合型气体传感器，包括基底层、电极层、金属氧化物半导体薄膜层、响应层，电极层包括一个正极和两个负极，金属氧化物半导体薄膜层包括第一金属氧化物半导体薄膜和两个第二金属氧化物半导体薄膜，响应层包括石墨烯薄膜和贵金属纳米颗粒。正极位于基底层中间位置，负极设置于基底层两侧，正极上方覆盖有第一金属氧化物半导体薄膜，两个负极上方覆盖有第二金属氧化物半导体薄膜。第一金属氧化物半导体薄膜上方固定设置有石墨烯薄膜，两个第二金属氧化物半导体薄膜上方均固定设置有贵金属纳米颗粒。

技术领域

本申请涉及半导体气体传感器领域，具体而言，涉及一种贵金属修饰复合型气体传感器。

背景技术

气体传感器是一种能够将气体的类别、浓度、成分等相关信息转换为可视化的电信号输出的传感器器件，具体的转换过程利用各种不同的化学反应，以及各种不同的物理机理等。

气体传感器的工作原理是在与待测气体发生反应时，将气体传感器内微观结构的变化转换成可视化的电信号。因为气体的类别非常多，并且不同的气体一般具有其独特的性质，即使是同一系的气体也会存在有细微的差别，因此具有气-电转换功能的气体传感器也有很多不同的类型，根据结构材料分为半导体气体传感器与非半导体气体传感器。公开在期刊“Journal of Alloys and Compounds”上的，名称为“Room-temperature ammoniagas sensor based on reduced graphene oxide nanocomposites decorated by Ag,Auand Pt nanoparticles”的文献、公开在期刊“Sensors and Actuators A:Physical”上的，名称为“Room temperature conductive type metal oxide semiconductor gas sensorsfor NO₂detection”的文献、公开在期刊“ACS Applied MaterialsInterfaces”上的，名称为“Low voltage driven sensors based on ZnO nanowires for room temperaturedetection of NO₂and CO gases”的文献中公开的传统气体传感器均需采用高温热激发以保证气敏特性，一般工作温度在250-450℃，这不仅功耗大，而且由于较高的工作温度可能导致材料晶相的改变以及晶粒的团聚生长，从而使气体传感器的稳定性和寿命降低，同时也限制了气体传感器在易燃易爆气体探测领域的应用。因此，现有的气体传感器的灵敏度较低，尤其在低温环境下的灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种贵金属修饰复合型气体传感器，以解决现有技术中贵金属修饰复合型气体传感器的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本申请提供一种贵金属修饰复合型气体传感器，该气体传感器包括基底层、电极层、金属氧化物半导体薄膜层、响应层，具体地，电极层包括一个正极和两个负极，金属氧化物半导体薄膜层包括第一金属氧化物半导体薄膜和两个第二金属氧化物半导体薄膜，响应层包括石墨烯薄膜和贵金属纳米颗粒。基底层的材料为三氧化二铝，起到支撑和保护传感器的作用，基底层上固定设置有三个电极，其中正极位于中间位置，负极设置于两侧，正极上方覆盖有第一金属氧化物半导体薄膜，两个负极上方覆盖有第二金属氧化物半导体薄膜，两个第二金属氧化物半导体薄膜通过第一金属氧化物半导体薄膜连通。第一金属氧化物半导体薄膜的材料为第一金属氧化物半导体，第二金属氧化物半导体薄膜的材料为第二金属氧化物半导体，第一金属氧化物半导体和第二金属氧化物半导体的材料不同，具体地，第一金属氧化物半导体的费米能级低于第二金属氧化物半导体。第一金属氧化物半导体薄膜上方固定设置有石墨烯薄膜，石墨烯薄膜为多孔结构，吸附能力较强，能够将空气和待测气体吸附在第一金属氧化物半导体薄膜表面，使其参与氧化还原反应。两个第二金属氧化物半导体薄膜上方均固定设置有贵金属纳米颗粒，用于在光照作用下，产生等离激元效应。