[发明专利]基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法

摘要

基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，通过对氧化锡纳米粒子胶体悬浮液所覆盖的平面微米电极对间施加高振荡频率的正弦电势信号，利用介电泳机理将氧化锡纳米粒子组装为一维纳米粒子线结构，并在制造微电极结构的同时在其绝缘间隙内引入多个具有特定几何配置的导电岛单元结构，从而通过局域电场增强效应实现氧化锡纳米粒子线生长方向的调控，最终在液相中形成氧化锡纳米粒子线的网状拓扑结构，将微电极对和所有导电岛相互连接起来，由于氧化锡纳米粒子与基底间的紧密的分子间力作用，该粒子线网状拓扑结构在溶液蒸发后仍然能够保留，可以高效的实现低成本、稳定性好、灵敏度高的氢气传感器的制造。

主权项

基于纳米粒子自组装网状线结构的氢气传感器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，实现电极与硅基底的电学绝缘：将厚度为500μm的单晶硅片的表面进行抛光，并对其抛光表面进行热氧层处理，在硅片抛光表面均匀的生长一层300纳米厚度的SiO2电绝缘层，然后在SiO2层表面做亲水性表面处理；第二步，制造平面微电极对，且同时在其绝缘间隙里沉积特定几何配置的多个导电岛单元结构：首先在SiO2电绝缘层上，使用光刻工艺来定域降解出微米尺度的电极和导电岛的光刻胶图案，然后实施磁控溅射工艺在光刻胶图案上顺序地沉积一层10nm的Cr和100nm的Au，最终执行剥离工艺将Cr/Au层图案化，并且将所有残留的光刻胶去除，以形成所需的绝缘间隙中沉积有特定几何配置的多个导电岛单元的平面微米电极对结构；第三步，氧化锡纳米粒子介电泳自组装：把绝缘间隙中沉积有特定几何配置的多个导电岛单元的平面微米电极对系统侵入氧化锡纳米粒子胶体悬浮液中，对微电极对施加频率为100kHz‑5MHz的正弦电势信号；在导电岛周围区域产生的强电场的作用下，氧化锡纳米粒子线的生长方向会受到调控，最终在液相中形成氧化锡纳米粒子线的网状拓扑结构，并将导电岛和微电极对相互连接起来，为氢气的传感提供了更多的快速物质扩散通道。