[发明专利]用于测量气体混合物中的二氧化碳浓度的传感器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于测量气体混合物中的二氧化碳浓度的传感器。该传感器具有介电层（3），所述介电层被布置在层状第一电极（2）与层状第二电极（4）之间。第二电极（4）是复合电极，所述复合电极具有作为复合电极的第一材料的至少一种碳酸盐和/或磷酸盐以及作为复合电极的第二材料的至少一种金属。该传感器可以借助于如下方法来制造，该方法包括：将层状第一电极（2）施加到衬底上（1）；将介电层（3）施加到第一电极（2）上；以及将层状第二电极（4）施加到介电层（3）上。在此情况下，第二电极（4）作为复合电极被施加，所述复合电极具有作为复合电极的第一材料的至少一种碳酸盐和/或磷酸盐，并且具有复合电极的至少一种第二材料，所述第二材料具有大于10^‑2 S/m的电导率。

技术领域

本发明涉及一种用于测量气体混合物中、尤其环境空气中的二氧化碳浓度的传感器。此外，本发明涉及一种用于制造根据本发明的传感器的方法。

背景技术

气体浓度的测量在消费电子以及建筑安全技术和医学技术领域中变得越来越重要。这尤其适用于联网设备（IoTS）。对开发具有低功耗的小型低成本传感器存在特别的兴趣，所述传感器可以以大的件数集成到现有设备中。对此存在许多不同的方案。在此尤其可以提及：电阻式传感器，所述电阻式传感器的电导率改变根据气体气氛被读取；以及各种类型的场效应晶体管，所述场效应晶体管探测所使用的电极材料的逸出功改变。前者原则上以气体敏感材料的相对良好的电导率为前提。后者具有复杂的处理和比较高的功耗的缺点，只要需要加热的话。这尤其在传感器元件应当被施加在如例如可以被使用在移动电话中的微热板上时是有问题的。

用于CE应用的一种重要目标气体是二氧化碳（CO₂），以便例如监控室内空气质量。为了CO₂测量，迄今主要使用需要相对多安装空间的红外传感器。

还使用在高温下工作的固体电解质部件、诸如碳酸钡/金电极。

从Ostrick B.、Mühlsteff J.、Fleischer M.、Meixner H.、Doll T.、Kohl C.-D.的“Absorbed water as key to room temperature gas-sensitive reactions in workfunction type gas sensors: the carbonate carbon dioxide System”（Sens. Actuat.B-Chem. 1999; 57:115-119）中已知的是，碳酸钡即使在100℃以下的温度下也已经根据CO₂分压具有明显的逸出功改变。该效应借助于悬浮栅极场效应晶体管的读出在EP 0 947829 A1中予以描述。这样的场效应晶体管具有布置在两个电极之间的介电层。这些电极之一被实施为复合电极。这样的传感器构造原则上也被用于探测其它分析物。这样，例如从DE2 221 656 A1中已知的湿度传感器具有类似构造。

在R. Plonka、R. Dittmann、N. A. Pertsev、E. Vasco、R. Waser的“Impact ofthe top-electrode material on the permittivity of single-crystallineBa_0.7Sr_0.3TiO₃ thin films”（Appl. Phys. Lett. 86, 202909 （2005））中描述了包含Ba_0.7Sr_0.3TiO₃作为电介质的薄层电容器的阻抗对所使用的电极的材料的依赖性。

发明内容