[发明专利]基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对玻璃纤维布衬底进行清洗，清洗过程如下：将衬底依次浸泡到丙酮、乙醇、去离子水中各超声10分钟，取出后再用去离子水冲洗，最后用干燥的N₂气吹干，待用；

步骤二，把SnO₂靶材放置在磁控溅射沉积系统的靶台位置，将步骤一处理后的玻璃纤维布衬底固定在样品托上，放进真空腔；

步骤三，将真空腔的腔体抽真空，调整真空腔内的压强，通入氩气，加热玻璃纤维布衬底，利用磁控溅射法沉积一层SnO₂薄膜，然后进行原位退火，其中，SnO₂靶材与玻璃纤维布衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10^-6Pa，加热玻璃纤维布衬底时腔体压强为1.0-1.5Pa；

步骤四，在步骤三所得的SnO₂薄膜上方刮涂一层液体Ga镓金属，并退火，生长一层β-Ga₂O₃纳米柱阵列，其中，退火温度为700-800℃，退火时间为0.5-1.0小时；

步骤五，利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在步骤四所得的β-Ga₂O₃纳米柱阵列和SnO₂薄膜上面各沉积一层Ti/Au薄膜作为上下电极。

2.根据权利要求1所述的基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤三中磁控溅射法沉积一层SnO₂薄膜的溅射功率为80-100W，沉积时间为1-1.5小时；原位退火温度为500-600℃，退火时间为1.0-2.0小时。

3.根据权利要求1所述的基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤四中在SnO₂薄膜上方刮涂一层液体Ga镓金属是指将镓金属加热至80～100℃，形成液体镓金属，然后将液体Ga镓金属滴至SnO₂薄膜上方，利用有机硅橡胶板来回迅速刮涂，使得SnO₂薄膜上方形成一层厚度为3.0-5.0μm的Ga镓金属。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述方法制备的基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器，其特征在于，包括Ti/Au电极，柔性玻璃纤维布衬底，位于柔性玻璃纤维布衬底上的SnO₂薄膜和位于SnO₂薄膜上方的β-Ga₂O₃纳米柱阵列；SnO₂薄膜位于β-Ga₂O₃纳米柱阵列和柔性玻璃纤维布衬底之间，SnO₂薄膜与β-Ga₂O₃纳米柱阵列之间接触面形成异质结；所述Ti/Au电极包括两个，其中一个位于SnO₂薄膜上方，另一个位于β-Ga₂O₃纳米柱阵列上方。

5.根据权利要求4所述的基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器，其特征在于，所述β-Ga₂O₃纳米柱阵列分布面积小于SnO₂薄膜面积，位于SnO₂薄膜上方的Ti/Au电极和β-Ga₂O₃纳米柱阵列均位于SnO₂薄膜一侧。

6.根据权利要求4或5所述的基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器，其特征在于，所述SnO₂薄膜与玻璃纤维布衬底的大小对等，面积均为2.0×2.0～3.0×3.0cm²；玻璃纤维布衬底的厚度为2.0-3.0μm，SnO₂薄膜的厚度为1.0-1.5μm；β-Ga₂O₃纳米柱的直径为50-100nm，长度为150～300nm，若干β-Ga₂O₃纳米柱构成β-Ga₂O₃纳米柱阵列。