[发明专利]中等孔径多孔硅基氧化锌薄膜复合材料气敏传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种中等孔径多孔硅基氧化锌(ZnO)薄膜复合材料气敏传感器，其特征在于，包括中等孔径多孔硅基底、Pt膜电极、中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层和Pt电极；所述的中等孔径多孔硅基底采用双槽电化学腐蚀法制备而成，平均孔径为100-200nm，平均厚度为40-50μm，在所述的中等孔径多孔硅基底上设置所述的中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层，该中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层采用三电极体系进行恒电位电化学沉积氧化锌薄膜制得，在所述中等孔径多孔硅基底上表面边界处设置有Pt膜电极，该Pt膜电极采用磁控溅射镀膜法制得，厚度为90-110nm，面积为(15-20)mm×(1.5-2.5)mm，所述的中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层与Pt膜电极互不接触，在所述的中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层上对称设置有两块方形的Pt电极，所述的Pt电极采用掩模版以磁控溅射法，所述的多孔硅基氧化锌敏感层的表面存在氧化锌颗粒。

2.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的中等孔径多孔硅基底以单面抛光n型硅片为原料，采用双槽电化学腐蚀法在腐蚀液中通过恒电流刻蚀硅片的抛光表面来制备中等孔径多孔硅层，所述的腐蚀液由氢氟酸、H₂O、异丙醇、浓HNO₃、KMnO₄与十二烷基硫酸钠按照100ml:500ml:100ml:10ml:0.42g:0.38g的比例配置而成；氢氟酸为质量百分数40-50wt.％的氢氟酸水溶液，腐蚀液温度控制在室温20-25摄氏度并且不借助光照，施加的腐蚀电流密度为60-70mA/cm²，腐蚀时间为15-25min。

3.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层采用三电极体系进行恒电位电化学沉积法在中等孔径多孔硅基底上沉积氧化锌薄膜来制备，由溶于去离子水中的Zn(NO₃)₂和KCl的混合液组成电解液，向该电解液中持续通入纯氮气以去除电解液中的溶解氧气，保持电解液的温度为60-70℃，电解液中Zn(NO₃)₂和KCl的浓度分别为0.05mol/L和0.1mol/L。

4.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的Pt膜电极以铂金属作为靶材，采用磁控溅射镀膜法沉积在中等孔径多孔硅基底上表面边界处，本底真空度为(4-5)×10^-4Pa，工作气体为氩气，工作压强为1.5-2.5Pa，温度为室温20-25摄氏度，溅射功率85-95W，溅射时间9-12min。

5.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的Pt电极以铂金属作为靶材，采用掩模版以磁控溅射法在所述的中等孔径多孔硅基氧化锌敏感层表面沉积而成，本底真空度为(4-5)×10^-4Pa，工作气体为氩气，工作压强为1.5-2.5Pa，温度为室温20-25摄氏度，溅射功率85-95W，溅射时间9-12min。