[发明专利]基于氧化镓/镓酸锌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镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法，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ZnGa₂O₄薄膜，位于ZnGa₂O₄薄膜上的β‑Ga₂O₃纳米柱阵列；所述Ti/Au电极为两个，分别位于ZnGa₂O₄薄膜上方和位于β‑Ga₂O₃纳米柱阵列上方；所述ZnGa₂O₄薄膜与β‑Ga₂O₃纳米柱阵列之间构成氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列。本发明的传感器是MSSM型Ti/Au/β‑Ga₂O₃/ZnGa₂O₄/Ti/Au结构的异质结柔性气敏传感器，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，可用于柔性可穿戴乙醇气体检测，在工业酒精生产监测和酒驾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镓/镓酸锌异质结纳米阵列的柔性气敏传感器及其制备方法。

技术背景

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、烷烃类还原性和乙醇气体敏感，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，其气敏传感器件都是在刚性衬底上生长，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。而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氧化镓柔性气敏传感器件的基底。

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。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，虽有已有实验报道(中国专利CN201710012296.2)基于柔性氧化镓纳米带的日盲紫外光电探测器，但是此类探测器是将事先合成的氧化镓纳米带转移到柔性基底上，具有电极制作难度大，稳定性差，与基底贴合不牢固等缺点。

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，可用于柔性可穿戴乙醇气体检测的气敏传感器及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种基于氧化镓/镓酸锌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ZnGa₂O₄薄膜，位于ZnGa₂O₄薄膜上的β-Ga₂O₃纳米柱阵列；所述 Ti/Au电极为两个，分别位于ZnGa₂O₄薄膜上方和位于β-Ga₂O₃纳米柱阵列上方；所述ZnGa₂O₄薄膜与β-Ga₂O₃纳米柱阵列之间构成氧化镓/镓酸锌异质结纳米阵列。

优选地，所述ZnGa₂O₄薄膜的厚度为1.0-1.5μm；β-Ga₂O₃纳米柱的直径为50-100nm，长度为300～500nm。