[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

说明书

本发明涉及一种基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法，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，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。本发明的气敏传感器件，具有三维空间异质结界面结构，气敏特性稳定，柔性可弯曲，工作温度和功耗低，可用于柔性可穿戴VOC气体检测，在室内甲醛气体、糖尿病患者丙酮含量以及酒驾的检测等领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于气敏传感领域，具体涉及一种基于氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国房地产的蓬勃发展，带动了房屋装修产业的迅速发展。同时也带来了甲醛、甲苯、二甲苯等室内装修产生的大量的有害的VOC(VolatileOrganicCompounds)气体，这些VOC气体不仅对室内居住者有直接的身体伤害，而且对装修工人身体造成不可逆转的伤害。目前检测VOC的气体传感器主要有基于电化学原理的气体传感器和基于金属氧化物半导体的气体传感器，但电化学气体传感器成本高、寿命短，而传统金属氧化物半导体气体传感器检测精度不高、灵敏度低。

常用的半导体气体传感器都是在刚性衬底上生长半导体薄膜，比如硅片、蓝宝石和石英衬底等，这些器件都无法弯曲，限制了器件的应用范围。随着人们对电子设备需求的提升，可穿戴电子设备的应用越来越广泛，而这类电子产品需要可弯曲的柔性器件，提高电子设备的便捷性和设计的自由度。

β-Ga₂O₃是一种宽禁带半导体材料(Eg＝4.9eV)，在高温条件下(550-600℃)对H₂、CO、烷烃类还原性和VOC气体敏感，其电阻率随着气体浓度的改变而改变，是一种良好的高温半导体气敏材料。由于β-Ga₂O₃薄膜需要在高温700-800℃下合成，其所需的衬底也同样要承受高温，目前大部分的柔性衬底都是高分子类化合物，无法承受高温，因此，急需寻找一种耐高温的柔性衬底作为制作柔性器件的基底。

到目前为止，很少有关于柔性β-Ga₂O₃基柔性气敏传感器的报道，因此，基于β-Ga₂O₃的柔性材料气敏传感器的进一步开拓和研究具有重要意义。

本发明采用可弯曲、可折叠、耐高温、绝缘性好的玻璃纤维布作为柔性衬底，并在此衬底上原位生长氧化锡/氧化镓异质结纳米阵列，制作成便捷性的、可穿戴的柔性气敏传感器件。该方法工艺可控性强，易操作，所得薄膜表面致密、厚度稳定均一、柔性可弯曲、可大面积制备、重复性好、与衬底的结合力强，可用于柔性可穿戴VOC气体检测，在室内甲醛气体、糖尿病患者丙酮含量以及酒驾的检测等领域具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能稳定，柔性可弯曲，工作温度和功耗低，可用于柔性可穿戴VOC气体检测的气敏传感器及其制备方法。