[发明专利]一种基于金属氧化物半导体薄膜材料的H2

摘要

一种基于金属氧化物半导体薄膜纳米材料的H2S气体传感器及其制备方法，属于半导体氧化物气体传感器技术领域。首先是在氧化铝陶瓷衬底的金叉指电极上制备种子层，在种子层的基础上采用电化学沉积的方法，将金属材料沉积在电极上，热退火后得到金属氧化物半导体薄膜材料。以制备的NiO/CuO薄膜纳米材料为例，对低浓度的H2S气体表现出较高的响应，在检测H2S含量方面有很好的应用前景。该制备方法的条件温和，合成方法简单，成本低廉，实验周期短，并且具有很好的重现性，因此具有重要的应用价值。

主权项

1.一种基于金属氧化物半导体薄膜纳米材料的H₂S气体传感器的制备方法，其步骤如下：(1)将以氧化铝陶瓷片为基板的金叉指电极浸入到丙酮中，超声清洗20～40min；取出后用去离子水冲洗干净，再放入乙醇中超声清洗10～20min，最后放入去离子水中超声清洗10～20min，在30～60℃条件下烘干1～3h后备用；(2)量取0.4～1.2g硝酸镍加入到5～10mL去离子水和5～10mL乙醇的混合溶液中，搅拌10～20min直至其全部溶解，得到硝酸镍溶液；将硝酸镍溶液以2000～5000r/min条件在步骤(1)得到的金叉指电极上旋涂50～90s，最后在200～400℃条件下在空气中热处理20～60min，从而在金叉指电极上制备得到厚度0.1～0.3μm的NiO种子层；(3)量取0.6～1.2g硝酸镍、0.1g～0.5g硝酸铜或0.3～1.0mL氯铂酸加入到15～30mL去离子水和15～30mL乙醇的混合溶液中，搅拌30～60min直至其全部溶解，得到混合溶液；(4)采用三电极系统，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，氧化铝陶瓷片为基板的带有NiO种子层的金叉指电极作为工作电极；以步骤(3)制备得到的混合溶液作为电化学沉积的沉积液；(5)采用阴极恒电位电沉积方法，以工作电极作为阴极，对电极作为阳极，在工作电极上施加‑2.0～‑0.5v的恒定电压，沉积时间为200～400s；沉积后将金叉指电极在400～600℃下退火1.5～5.0小时，从而得到均匀生长在金叉指电极上的作为纳米敏感材料的金属氧化物半导体薄膜；(6)将步骤(5)得到的具有金属氧化物半导体薄膜的以氧化铝陶瓷片为基板的金叉指电极放置在陶瓷管加热片上，通过铂丝引线将金叉指电级焊接在管座上，最后将上述器件按照旁热式气敏元件进行焊接和封装，从而得到基于金属氧化物半导体薄膜纳米材料的H₂S气体传感器。