[发明专利]一种气体传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种气体传感器及其制备方法，通过以具有优良导电性且具有可满足气体传感器工作环境所需的热稳定性和化学稳定性的材料作为基板，使得不仅可在基板上通过喷涂、旋涂、丝网印刷、电化学沉积工艺和光电化学沉积工艺等工艺沉积高结晶度的气敏层，以此提高气敏层的灵敏度，而且使得制得的所述气体传感器可在各种恶劣的环境下进行稳定地工作，有利于所述气体传感器被广泛应用在各种领域中。

技术领域

本发明涉及气体传感器的技术领域，尤其是一种气体传感器及其制备方法。

背景技术

气体传感器用于感测多种气体的成分或浓度，应用领域相当广泛，例如应用于空气质量的监测和控制、有毒有害气体的检测、生化武器的检测和测定汽车发动机引擎的最佳燃烧效率等方面。气体检测已经成为各个领域的重要关键技术之一。由于气体传感器常常需要在恶劣的环境下工作，因此，具备高灵敏度和耐高温的气体传感器备受人们关注。

在目前的半导体气体传感器中，常常采用硅或氧化铝作为气敏膜的基板，尤其是多孔硅材料制成的基板是当前应用较多的基板。但是，硅基板的热稳定性和化学稳定性较差，难以在恶劣在环境下正常工作，增大了其实现大规模应用的难度，而氧化铝制成的基板的稳定性较好，但是其在常温状态下不导电，无法使用电化学沉积和光电化学沉积等一类可制作高度结晶的气敏层的方法来制备气敏层，气敏层的灵敏度相对较低，不利于半导体气体传感器的生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气体传感器及其制备方法，来解决上述问题。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明首先提供了一种气体传感器，包括基板、气敏层、第一电极和第二电极。所述基板的电阻率小于10⁵Ω·cm，所述基板的最高的工作温度为1200℃以上，所述基板浸泡在王水溶液中时，所述基板的表面至少在48小时以内无新的缺陷产生；所述气敏层形成在所述基板上；所述第一电极连接在所述气敏层上；所述第二电极连接在所述基板或所述气敏层上。

优选地，所述基板的表面形成多个孔洞，所述气敏层填充各个所述孔洞，并在所述基板的表面形成薄膜结构。

优选地，所述基板为玻璃组合物或聚合物膜。

优选地，所述第一电极包括第一电极垫片和第一导线，所述第一导线通过所述第一电极垫片连接在所述气敏层上；所述第二电极包括第二电极垫片和第二导线，所述第二导线通过所述第二电极垫片连接在所述基板或气敏层上。

优选地，所述基板的电阻率为4×10^-3Ω·cm～1×10⁵Ω·cm。

优选地，所述气敏层为金属氧化物制成的半导体气敏膜。

本发明还提供了一种气体传感器的制备方法，包括步骤：S1、提供一个基板，所述基板的电阻率小于10⁵Ω·cm，所述基板的最高的工作温度为1200℃，所述基板浸泡在王水溶液中48小时以上时，仍可保持所述基板的表面无新的缺陷产生；S2、应用喷涂、旋涂、丝网印刷、电化学沉积工艺和光电化学沉积工艺中任一种工艺在所述基板上制作气敏层；S3、在所述气敏层上制作第一电极；S4、在所述基板或气敏层上制作第二电极。

优选地，所述步骤S2中，先对所述基板进行处理，使所述基板的表面形成多个孔洞。

优选地，所述步骤S2中，应用刻蚀工艺对所述基板进行处理，使所述基板的表面形成多个孔洞。

本发明提供的一种气体传感器的制备方法，以可导电的材料作为基板，使得可在基板上通过电化学沉积工艺或光电化学沉积工艺沉积高结晶度的气敏层，由此提高了制得的气敏层的灵敏度，有利于所述气体传感器进行大规模生产，而且所述基板选用的材料具有优良热稳定性和化学稳定性，使得制得的气体传感器能在各种恶劣的环境下进行稳定地工作。