[发明专利]一种石墨烯修饰的Au/SnO2结构的氨气传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯修饰的Au/SnO₂结构的氨气传感器及其制备方法，本发明采用的技术方案为：（1）在SiO₂/Si衬底上，制作基于还原氧化石墨烯修饰的Au/SnO₂类核壳复合结构；（2）然后利用标准的光刻工艺、金属沉积技术实现Au电极的沉积，将上述核壳复合结构制成金属电极；形成气敏器件单元与阵列的制备；（3）最后实现敏感层与金属电极的表面结合，实现氨气传感器的制备。通过本发明方法制备的氨气传感器能够在近室温（40℃）下对氨气实现高灵敏探测，同时具备较好的稳定性，解决了氨气传感器存在可靠性低、灵敏度低、生产成本高、对氨气的响应稳定性差、工作温度高等问题，本发明中制备方法简单、可控，生产成本低，易于实现大规模生产，极具应用前景。

主权项

1.一种石墨烯修饰的Au/SnO₂结构的氨气传感器的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1)，利用磁控溅射技术在SiO₂/Si衬底上沉积金薄膜，然后在氩气或氮气气氛下进行退火，形成整体均匀、尺寸可控的孤立分布的Au颗粒；步骤2)，配置HF:NH₄F的化学刻蚀溶液，将步骤1)中样品放入刻蚀溶液中，刻蚀裸露的二氧化硅层，然后通过标准清洗工艺清洗；步骤3)，利用磁控溅射技术，在步骤2)中分布有Au颗粒的样品上沉积锡金属，形成锡金属对整个样品的覆盖，然后在空气中退火，将锡氧化成二氧化锡，并覆盖在金颗粒上，形成Au/SnO₂类核壳结构；步骤4)，将氧化石墨烯粉末加入的去离子水中，通过超声形成氧化石墨烯溶液；步骤5)，利用旋涂工艺，将步骤4)中的氧化石墨烯溶液旋涂到步骤3)中的核壳结构上，并通过控制旋涂转速来控制氧化石墨烯片层的厚度，得到氧化石墨烯修饰的Au/SnO₂类核壳复合结构；步骤6)，将步骤5)中的核壳复合结构通过两步烘干法进行烘干、氢碘酸溶液还原等工艺，获得还原氧化石墨烯修饰的Au/SnO₂类核壳结构；步骤7)，利用标准的光刻工艺、金属沉积技术实现Au电极的沉积，形成气敏器件单元与阵列的制备；所述步骤1)中磁控溅射Au金属的技术参数为：溅射功率50W，压强1Pa，氩气流量20SCCM，Au沉积速率0.08nm/s；退火温度为900～1000℃，退火时间为10～30min，退火升温速率为10℃/min，退火后形成Au颗粒的直径大小在100nm～1μm之间，呈金单晶(111)择优取向；所述步骤3)中磁控溅射锡金属的技术参数：溅射功率20W，压强1Pa，氩气流量20SCCM，Sn沉积速率0.65nm/s；退火温度300～800℃，时间30～60min，退火升温速率10℃/min；所述步骤5)中旋涂转速为：低转速500～800rpm/min，高转速2000～4000rpm/min。