[发明专利]一种高选择性二氧化锡/碳纳米管气敏传感器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体传感技术领域，尤其是涉及一种高选择性二氧化锡/碳纳米管气敏传感器件的制作方法。

背景技术

在燃气的使用过程中，安全非常重要。我发现，现有的很多灶具和热水器都附带了燃气泄漏报警器。但是，上海的天然气爆燃事故每年依然会发生很多起，此类爆炸事故往往都会造成财产的损失，甚至有些时候还会造成人身的伤亡。

由于在厨房的环境中，经常有油烟的存在，油烟中含有很多有机小分子，烃类物质。这些气体都可以吸附在气体表面，同样会产生电阻变化。所以传感器也会对这些气体产生响应。因为传感器不能很好地区分天然气泄漏和厨房油烟，就会产生误报和漏报，造成安全隐患。

SnO₂作为一种良好的N型半导体材料，具有较宽的禁带宽度(Eg＝3.6eV，T＝300K)。由于它具有优良的阻燃性、特异的光电性能和气敏特性，被广泛应用于气敏元件、湿敏材料、液晶显示、锂电池、催化剂、光探测器、半导体元件、电极材料、保护涂层及太阳能电池等技术领域。

由于二氧化锡的气敏性机理属于表面接触型，具体的是：当SnO₂与还原性气体如H₂，CO，CH₄，C₂H₅OH等相接触时，会使SnO₂的载流子增加即电子浓度增加，电阻率减小，最终反映出来的电阻变小；当接触氧化性气体如O₂、NO_X等时，材料电子浓度减小，电阻增加。利用SnO₂对不同气体的电阻率的变化不同而表现出的灵敏度不同，又由于灵敏度的差异而在与不同的气体接触时，传感器则会体现出其对于某种气体的选择性能。由于其表面控制型的特点，在与气体接触时，比表面积以及材料的结构在其性能的提高和改进方面起到关键的作用。

本发明提出并制备了新型纳米管/二氧化锡复合气敏材料，制备了气体传感器。该方法反应条件温和，操作简单，可大规模生产，且生产周期短，具有广泛的工业应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高选择性二氧化锡/碳纳米管气敏传感器件的制作方法。

该方法包括以下步骤：

a.首先称取一定量的Al₂O₃模板，并将其在马弗炉中在高温下进行预处理，其进行活化。与此同时，称取相应量的SnCl₄·9H₂O，并将其溶于蒸馏水中，并加入适量的盐酸以防止SnCl₄的水解，在磁力搅拌器上进行搅拌；Al₂O₃模板和SnCl₄·9H₂O的质量比为2∶3；

b.将预处理好的氧化铝模板加入到上述的溶液中，并进行抽真空的处理，以达到SnCl₄浸入到氧化铝模板的孔道中的效果，并将铝模板取出，进行干燥，SnCl₄的颗粒将均匀的分布在氧化铝模板的孔道内部；

c.将上述的材料置于马弗炉中，在600℃下进行煅烧处理，将SnCl₄氧化为气敏材料SnO₂；

d.将上述获取的材料置于化学气相沉积管式炉中，先通入乙炔气体5分钟，以将管中的空气等气体驱逐。然后进行在通气的过程中加热，加热温度为800℃。乙炔气体在此过程中会进入氧化铝模板的孔道，并在无氧高温加热的条件下分解，形成的碳会附着在孔道内表面，形成管状结构的碳纳米管，且上一步得到的二氧化锡会镶嵌在碳纳米管的内壁上。

e.将上述材料至于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在磁力搅拌器上搅拌6h以达到完全去除氧化铝模板的作用；

f.将上述的溶液过滤、烘干即可得到碳纳米管/二氧化锡复合材料；

g.将上面制备的材料采用通常的厚膜传感器制备技术制备成高选择性气体传感器。