[发明专利]一种传感器材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种传感器材料的制备方法。

背景技术

目前，传感器技术是当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一， 也是当代科学技术发展的一个重要标志， 其中湿度传感器在工业智能化生产以及人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。 湿度传感器的类型有很多， 其中陶瓷类传感器能在全湿度范围内具有良好的感湿性能， 因而得到了广泛的研究。 该类已经商品化的传感器元件一般是基于多孔性、 阳极化A2O3，是电容式湿敏元件，测试电路较复杂，经常需要校正，特别是暴露于潮湿的气氛中(如RH≥50％)；而电阻式的湿敏元件，因测定其电阻的变化，所需的湿度补偿和输出电路更为简单，同样有商品化的产品，但是其不适合在低湿度条件下使用。为了提高陶瓷类传感器在全湿度范围内， 尤其是在低湿度气氛下的灵敏性， 多通过提高感湿材料的多孔性， 增加它的比表面积， 同时调节孔径大小、 分布、 膜层厚度等， 以提高其对水分子的吸附和脱附能力。本发明利用原子层沉积技术，制备出具有高比表面积的、纳米级孔道的感湿材料， 其厚度约为～400nm。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种传感器材料的制备方法，其特征在于， 所述方法包括如下步骤：

（1）配制质量浓度为0.5％～5％的聚苯乙烯聚2-乙烯基吡啶嵌段共聚物有机溶液，然后在转速400～5000转/分下，将嵌段共聚物溶液旋涂到硅片上，接着将旋涂好的硅片放置在真空干燥箱中干燥，然后将干燥后的样品在温度为30～70°C的选择性有机溶剂中溶胀1～24小时，最后将溶胀后的样品取出自然干；

（2）将溶胀后的样品置于原子层沉积仪器反应腔中， 抽真空并加热反应室温度到60～90°C， 使样品在设定温度下保持10～40min， 反应腔内的气压为0.01～10torr， 载气的流量设定为5～30sccm， 前驱体的温度恒定在20～40°C之间；

（3）脉冲第一种前驱体，时间为0.01～1s， 接着使脉冲出的第一种前驱体体分子在反应腔中暴露

0～60s；

（4）向反应腔中脉冲清扫气体。

对本发明的进一步描述，所述第（4）步的清扫时间为20-50s。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明制备出的传感器材料，具有极高的孔隙率和比表面积，能吸附更多的水分子；制备出的传感器材料，具有纳米级(10～40nm)的孔道， 提高了在低湿度下对水分子的传感能力；制备出的传感器材料， 其厚度为300～500nm， 使得水分子能快速有效地渗透扩散到传感器材料的内部。

具体实施方式

发明提供了一种传感器材料的制备方法，其特征在于， 所述方法包括如下步骤：

（1）配制质量浓度为0.5％～5％的聚苯乙烯聚2-乙烯基吡啶嵌段共聚物有机溶液，然后在转速400～5000转/分下，将嵌段共聚物溶液旋涂到硅片上，接着将旋涂好的硅片放置在真空干燥箱中干燥，然后将干燥后的样品在温度为30～70°C的选择性有机溶剂中溶胀1～24小时，最后将溶胀后的样品取出自然干；

（2）将溶胀后的样品置于原子层沉积仪器反应腔中， 抽真空并加热反应室温度到60～90°C， 使样品在设定温度下保持10～40min， 反应腔内的气压为0.01～10torr， 载气的流量设定为5～30sccm， 前驱体的温度恒定在20～40°C之间；

（3）脉冲第一种前驱体，时间为0.01～1s， 接着使脉冲出的第一种前驱体体分子在反应腔中暴露0～60s；

（4）向反应腔中脉冲清扫气体。

对本发明的进一步描述，所述第（4）步的清扫时间为20-50s。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。