[发明专利]多孔硅基氧化钨薄膜复合材料气敏传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多孔硅基氧化钨薄膜复合材料气敏传感器，其特征在于，包括多孔硅基底、Pt膜电极、多孔硅基氧化钨敏感层和Pt电极；所述的多孔硅基底采用双槽电化学腐蚀法制备而成，平均孔径为1-2μm，厚度为5-15μm，在所述的多孔硅基底上设置所述的多孔硅基氧化钨敏感层，该多孔硅基氧化钨敏感层采用三电极体系进行恒电位电化学沉积氧化钨薄膜制得，在所述多孔硅基底上表面边界处设置有Pt膜电极，该Pt膜电极采用磁控溅射镀膜法制得，厚度为90-110nm，面积为(8-10)mm×(1.5-2.5)mm，所述的多孔硅基氧化钨敏感层与Pt膜电极互不接触，在所述的多孔硅基氧化钨敏感层上对称设置有两块方形的Pt电极，所述的Pt电极采用掩模版以磁控溅射法，所述的多孔硅基氧化钨敏感层的孔道中存在氧化钨颗粒。

2.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的多孔硅基底以单面抛光p型硅片为原料，采用双槽电化学腐蚀法通过恒电流刻蚀硅片的抛光表面来制备多孔硅层；由N,N-二甲基甲酰胺与氢氟酸组成腐蚀液，N,N-二甲基甲酰胺与氢氟酸的体积比为(2-2.5):1，氢氟酸为质量百分数40-50wt.％的氢氟酸水溶液，腐蚀液温度控制在室温20-25摄氏度并且不借助光照，施加的腐蚀电流密度为98-102mA/cm²，腐蚀时间为9-11min。

3.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的多孔硅基氧化钨敏感层采用三电极体系进行恒电位电化学沉积法在多孔硅基底上沉积氧化钨薄膜来制备，由溶于稀释的双氧水中的钨粉加入异丙醇与H₂O的混合液组成电解液，钨浓度为(45-55)×10^-3M，双氧水的质量百分数为25-35wt.％，异丙醇与H₂O的混合液的体积比为1:1，在440-450℃下热处理1.5-2.5h，沉积过程中磁力搅拌子速率为300r/min，控制电沉积时间为55-65min。

4.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的Pt膜电极以铂金属作为靶材，采用磁控溅射镀膜法沉积在多孔硅基底上表面边界处，本底真空度为(4-5)×10^-4Pa，工作气体为氩气，工作压强为1.5-2.5Pa，温度为室温20-25摄氏度，溅射功率85-95W，溅射时间9-12min。

5.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的Pt电极以铂金属作为靶材，采用掩模版以磁控溅射法在所述的多孔硅基氧化钨敏感层表面沉积而成，本底真空度为(4-5)×10^-4Pa，工作气体为氩气，工作压强为1.5-2.5Pa，温度为室温20-25摄氏度，溅射功率85-95W，溅射时间5-15min。

6.根据权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，所述的存在于多孔硅基氧化钨敏感层的孔道中的氧化钨颗粒百纳米数量级，小于500nm。