[发明专利]一种固体电解质SO2气体传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及SO₂气体传感器领域，特别涉及一种固体电解质SO₂气体传感器及其制作方法。 

背景技术

固体电解质式气体传感器利用典型的电化学原理，和目前广泛使用的液体电解质式气体传感器相比，避免了液体电解质易挥发、密封困难、腐蚀传感器基体等缺陷，具有稳定性、适用性、使用寿命长等多方面的优势，是气体传感器技术发展的一个重要趋势。研究者采用固体电解质替代液体电解质，已开发了一些气体传感器，如氧化锆固体电解质的O₂气体传感器。 

随着MEMS(微机电系统)技术的发展，传感器的体积和结构都逐渐向微型化方向发展。与宏观尺寸传感器相比，微型传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、重复性好、易批量生产、成本低、加工工艺稳定等优点，而且将MEMS技术应用于传感器，对器件的集成化、智能化、多功能化，以及提高其选择性、可靠性和稳定性都具重要的意义。 

氟化镧(LaF₃)因其在常温状态下具有较高的电导率，是一种理想的常温固体电解质，已被应用于O₂、F₂等常温气体传感器的研究中。由于LaF₃在常温状态下具有高电导率的优点，避免了ZrO₂、CaF₂、硫酸盐等固体电解质类气体传感器高温工作需加热的缺点，从而可以大幅度简化传感器结构、延长传感器使用寿命、提高传感器的使用性能。目前，已经有LaF₃固体电解质气体传感器，都是以固体电解质晶片为基体，然后在基体两面制作反应电极和参比电极，制作方法采用传统的压制或粘结方式，使传感器在性能方面存在由于离子传导性较差引起的灵敏度低的问题，以及传统工艺的不一致性导致的传感器性能不够稳定的问题。 

如文献“LaF₃基固体电解质CO/CO₂气体传感器”(韩元山，东北大学，博士论文，2004年3月)提出了一种基于LaF₃固体电解质的CO/CO₂气体传感器，先用玛瑙研钵将按一定比例混合的Sn/SnF₂充分研磨均匀，用压力240MPa压成圆片，然后将镍丝电极引线压入参比电极Sn/SnF₂中，最后用Ag导电胶将反应电极Pt网和参比电极Sn/SnF₂分别连接在LaF₃晶片两侧。采用此方法制作传感器，不但工艺繁琐、复杂，而且电子导体Ag会阻碍离子在Pt/LaF₃界面传导，影响传感器灵敏度、响应时间等性能参数。 

发明内容

为了解决固体电解质气体传感器灵敏度、响应时间等性能参数不佳以及制作方法繁琐、复杂的缺点，本发明的目的在于提供一种固体电解质SO₂气体传感器及其制作方法，不仅可以提高传感器的灵敏度、响应时间等性能参数，而且还能大大简化其制作工艺。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现的。 

(1)一种固体电解质SO₂气体传感器，其特征在于，包括硅基片，依次设置在硅基片上面的SiO₂绝缘层、导电膜、Sn/SnF₂薄膜、LaF₃固体电解质薄膜和Pt网，所述导电膜连出第一引线，Pt网连出第二引线。本技术方案的中，所述导电膜为Al膜。 

(2)上述固体电解质SO₂气体传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤： 

首先，在硅基片上热氧化SiO₂绝缘层，在SiO₂绝缘层制作第一光刻胶层，并光刻连为一体的第一引线接线盘和导电膜的形状，采用离子溅射法沉积金属Al，形成第一引线接线盘和导电膜，并剥离、清洗残余的第一光刻胶层后烘干； 

其次，制作第二光刻胶层，并显影露出导电膜，在导电膜上采用离子溅射法依次沉积Sn/SnF₂薄膜和LaF₃固体电解质薄膜，并剥离、清洗残余的第二光刻胶层后烘干； 

再次，制作第三光刻胶层，并在LaF₃固体电解质薄膜光刻出连为一体的第二引线接线盘和Pt网形状，并剥离、清洗残余的第三光刻胶层后烘干； 

最后，分别采用导电胶粘接连出第一引线、第二引线，即可。