[发明专利]一种基于Pd/SnO2/Si异质结的电阻式湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器，

从上到下依次包括正电极(1)、覆盖钯催化层(2)的纳米二氧化锡薄膜(3)、保留二氧化硅氧化层(4)的n型硅基底(5)、负电极(6)；串联连接正电极(1)、负电极(6)及数字源表(7)，电压为+0.3伏；

在室温条件下，在相对湿度为67％的空气中，基于钯/二氧化锡/硅异质结的正向电阻变化较大，在+0.3伏特电压下，湿度传感器灵敏度达142％；最快的响应时间与恢复时间约为550秒和240秒。

2.如权利要求1所述的基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器，其特征在于：纳米二氧化锡薄膜(3)和覆盖二氧化硅层(4)的硅基底(5)形成n-n同型异质结结构，二氧化锡薄膜(3)的厚度为50-100纳米，钯催化层(2)的厚度为10～30纳米，硅的厚度为0.5～2毫米，硅电阻率为1-3欧姆厘米。

3.如权利要求1所述的基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器，其特征在于：正电极和负电极材料可以为金、银、铟等金属电极材料。

4.如权利要求1所述的基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器的制备方法，

其制备方法步骤如下：

(1)首先用去离子水在超声波中清洗硅片，然后用丙酮在超声波中清洗硅片，最后再用无水乙醇清洗硅片；

(2)将清洗好的n型硅基底吹干后放入溅射室，利用抽真空系统使溅射室处于真空状态，直到背景真空达到目标真空度0.5～2.0×10^-4帕；

(3)在维持5帕压强的前提下，以2:1至1:2的比例(体积比)向溅射室中通入氩气/氧气混合气体，待气压稳定后，利用锡靶开始溅射，所选溅射功率和溅射时间分别在80～100瓦之间和7～9分钟之间；

(4)在硅基底表面得到二氧化锡薄膜后的30分钟内，需要继续保持通气状态，30分钟后停止氩气和氧气的通入，继续利用抽真空系统使溅射室处于真空状态，直到背景真空达到目标真空度0.5～2.0×10^-4帕；

(5)在维持2帕压强的前提下，向溅射室中通入氩气，待气压稳定后，开始钯靶溅射，其中所用钯靶纯度为99.9％(质量分数)，溅射直流电压、溅射直流电流和溅射时间分别为0.26千伏、0.20安培和2分钟；再次利用抽真空系统使背景真空达到1×10^-4～1.5×10^-4帕，2小时后，取出样品。

5.如权利要求1所述的基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器的制备方法，其特征在于：步骤(3)和(5)中所述的二氧化锡薄膜(3)和钯催化层(2)是在室温条件下。

6.如权利要求1所述的基于钯/二氧化锡/硅异质结的电阻式湿度传感器的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的二氧化锡薄膜(3)不需要经过退火处理。