[发明专利]一种GaN/rGO氨气传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，包括固定在传感器衬底薄膜上的敏感材料；所述敏感材料是由可溶性镓盐、尿素与GO纳米片采用溶剂热方法制备得到的GaN/rGO气敏材料；所述可溶性镓盐、尿素与GO纳米片的摩尔质量比1:3:1～1:3:3。

2.根据权利要求1所述的一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，所述的可溶性镓盐为氯化镓、硝酸镓、硫酸镓中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，所述的溶剂热方法是将可溶性镓盐、尿素与GO纳米片溶解在水中，并滴加含氮有机溶剂至Ga³⁺物质的量浓度为0.05 mol/L～0.2 mol/L；将混合后的溶液置于反应釜中，反应温度为90℃～120℃，反应时间为8h～12 h，再将反应物洗涤离心干燥后氮化处理。

4.根据权利要求1所述的一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，所述传感器衬底薄膜为衬底上沉积了Ti/Au插指电极的传感器薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，所述衬底为Si、Al₂O₃、SiC中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种GaN/rGO氨气传感器，其特征在于，Ti/Au插指电极的厚度为50~100 nm。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种GaN/rGO氨气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备GaN/rGO气敏材料：将可溶性镓盐、尿素与GO纳米片混合在去离子水中，滴加含氮有机溶剂至Ga³⁺物质的量浓度为0.05 mol/L～0.2 mol/L，在反应温度为90℃～120℃，反应时间为8h～12 h条件下进行溶剂热反应；将溶剂热反应产物洗涤离心干燥后得到前驱体粉末；将前驱体粉末在600～900℃下通以80～200 sccm NH₃氮化30～60min，得到GaN/rGO气敏材料；

2）所制备的GaN/rGO气敏材料溶于去离子水中超声分散均匀，所得GaN/rGO气敏材料水溶液的质量体积比为1～50 g/L；而后将GaN/rGO气敏材料水溶液旋涂到半导体衬底薄膜上烘干制得GaN/rGO氨气传感器。

8.根据权利要求7所述的一种GaN/rGO氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述的GO纳米片的制备方法为：在冰浴条件下将石墨与硝酸钠加入浓硫酸中，而后缓慢加入高锰酸钾，磁力搅拌反应均匀；之后加入质量分数为5%的H₂O₂溶液搅拌至无气泡冒出；最后用稀盐酸与去离子水洗涤溶液至中性，离心干燥后得到GO纳米片；在溶剂热反应过程中GO纳米片被还原成为rGO纳米片。

9.根据权利要求7所述的一种GaN/rGO氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述半导体衬底薄膜的制备方法为：在衬底上用磁控溅射或薄膜蒸镀技术沉积Ti/Au插指电极制备传感器薄膜，并将薄膜放在快速退火炉中450～800℃快速退火30～90s，使得电极与衬底之间形成良好的欧姆接触。

10.根据权利要求7所述的一种GaN/rGO氨气传感器的制备方法，其特征在于，所述的含氮有机溶剂是正丁胺、乙二胺、偏二甲肼、油胺以及三辛胺中的一种。