[发明专利]多孔硅基二氧化碲纳米棒复合结构气敏传感器元件的制备方法

摘要

本发明公开了一种多孔硅基二氧化碲纳米棒复合结构气敏传感器元件的制备方法，采用双槽电化学腐蚀法在p型单面抛光的单晶硅片的抛光表面制备多孔硅层，再利用蒸发法在多孔硅上原位生长二氧化碲纳米棒，制得复合结构的多孔硅基二氧化碲纳米棒，再于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室，利用磁控溅射法在其表面沉积形成两个铂点电极。提供了一种制备过程简单，易于控制、实现室温下对氮氧化物气体探测，具有高灵敏度等优异气敏特性的新型多孔硅基二氧化碲纳米棒复合结构的气敏传感器元件。

主权项

一种多孔硅基二氧化碲纳米棒复合结构气敏传感器元件的制备方法，具有以下步骤：(1)硅片的清洗将p型单面抛光的单晶硅片放入浓硫酸与过氧化氢的混合液中浸泡35‑45min，随后置于氢氟酸与去离子水的混合液中浸泡25‑35min，然后分别在丙酮和乙醇中超声清洗5‑10min，再用去离子水洗净，最后将多孔硅放入无水乙醇中备用；(2)制备硅基多孔硅采用双槽电化学腐蚀法在步骤(1)的单晶硅片的抛光表面制备多孔硅层，所用腐蚀液为氢氟酸与二甲基甲酰胺的混合溶液，通过控制施加腐蚀电流密度和腐蚀时间改变多孔硅的孔隙率、平均孔径及厚度，施加的腐蚀电流密度为55‑70mA/cm2，腐蚀时间为5‑10min，制备条件为室温并且不借助光照；(3)利用蒸发法在多孔硅上原位生长二氧化碲纳米棒首先将高纯碲粉均匀平铺在100ml坩埚底部，接着将步骤(2)制备的多孔硅片置于高纯碲粉2‑7mm高处，随后盖上坩埚盖，然后将装有样品的坩埚置于马弗炉内于300‑400℃恒温热处理2h，最后等炉温自然冷却至室温便制得复合结构的多孔硅基二氧化碲纳米棒；(4)基于多孔硅基二氧化碲纳米棒气敏传感器元件的制备将步骤(3)制得的多孔硅基二氧化碲纳米棒置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室，采用质量纯度为99.95%的金属铂作为靶材，以质量纯度为99.999%的氩气作为工作气体，本底真空度(4～6)×10‑4Pa，基片温度为室温，氩气气体流量为23～25mL/min，溅射工作气压为2～3Pa，溅射功率80～100W，溅射时间8～10min，在其表面沉积形成两个方形铂点电极。