[发明专利]一种制作声表面波传感器二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及声表面波气体传感器技术领域，特别涉及一种通过电子束蒸发二氧化钛(TiO₂)与酞菁铜(CuPc)混合材料制作声表面波传感器二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜的方法。

背景技术

从80年代开始，声表面波(SAW)气体传感器的研制工作逐渐兴起，目前可以检测H₂S、NO₂、SO₂、NH₃等多种气体，运用声表面波技术研制成的传感器可以直接输出数字信号，因而具有得天独厚的优越性。SAW气体传感器与其他类型的传感器相比有很多优良的特性，具有体积小、重量轻、精度高、分辨率高、抗干扰能力强、灵敏度高、有效检测范围线性好等众多特点。

SAW气体传感器的基本工作原理是通过SAW气体传感器表面所覆盖的敏感膜对待侧气体的吸附引起SAW传感器电导率和质量的变化，从而引起SAW振荡器的振荡频率的改变，以此来实现对气体的监控和测量。因此要想制作出高灵敏度和质量的声表面波传感器器件，其中敏感膜的设计与制作部分特别的关键。

随着社会经济技术和人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的污染越来越重视，工业生产和矿物质的燃烧往往产生大量的SO₂、NO₂等有毒有害的气体，现场实时监测的大气污染物的体积分数往往低至10^-6甚至1O^-9的水平，这就要求监测污染气体的传感器要有足够的灵敏度和选择性。

在声表面波传感器领域酞菁材料主要的用于检测NO₂，单独的CuPc作为敏感薄膜材料制作出的SAW器件选择性低，工作温度高，适用价值不高。选择特性和高温不仅影响传感器测量的稳定效果，而且会带来额外的功率损耗等问题，所以能够制作出在常温下快速，灵敏的检测低浓度的气体传感器显得特别的重要，这也给膜的制作提出了更高的要求。

因为CuPc作为几种常见的检测NO₂气体传感器中的敏感膜材料，在高温下对低浓度的NO₂气体响应比较大，灵敏度较高。TiO₂是一种弱n型金属氧化物半导体，作为气敏传感器有着更高的反应灵敏度、以及更快的响应时间，已有比较广泛的应用。将CuPc掺杂TiO₂通过聚合制作出的敏感膜能够使得纯的CuPc对NO₂气体有着更大的响应，以期望在常温下做到对低浓度NO₂气体进行高质量、灵敏和精确的检测。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制作声表面波传感器二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜的方法，以实现在常温下对低浓度NO₂气体进行高质量、灵敏和精确的检测。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作声表面波传感器二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜的方法，该方法是由TiO₂掺杂CuPc作为敏感材料，通过混合和压制形成TiO₂与CuPc混合材料，电子束蒸发该TiO₂与CuPc混合材料，并剥离光刻胶形成二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜。

上述方案中，所述通过混合和压制形成TiO₂与CuPc混合材料，包括：将质量比1∶1的TiO₂与CuPc在常温下进行混合，制作TiO₂与CuPc混合材料；以及用机器将TiO₂与CuPc混合材料压制成型。

上述方案中，所述电子束蒸发该TiO₂与CuPc混合材料，并剥离光刻胶形成二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜，包括：在基片上涂光刻胶；在光刻胶上电子束蒸发压制好的TiO₂与CuPc混合材料，将块状TiO₂与CuPc混合材料当作电子束蒸发的靶材进行蒸发；以及将基片泡在化学试剂中使得光刻胶溶解，从而剥离光刻胶，形成二氧化钛掺杂酞菁铜敏感膜。

(三)有益效果