[发明专利]基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列及其制备方法

权利要求书

1.基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列，其特征在于：包括SiO₂/Si基底(8)；所述SiO₂/Si基底(8)上表面的中间位置设置有主线路(10)；所述主线路(10)的两端均设置有第一接线端子(11)；

所述主线路(10)两侧均设置有电阻式传感器；所述电阻式传感器包括金属电极、金属电极上的石墨烯薄膜(9)以及顶层的金属覆盖层(12)；

所述金属电极均包括两个电极单元，两个电极单元上表面设置有连续的石墨烯薄膜(9)；两个电极单元间隙正上方的石墨烯薄膜上表面设置有金属覆盖层(12)；两个电极单元中的一个电极单元与主线路(10)连通，另一个电极单元设置有第二接线端子(7)。

2.如权利要求1所述的基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列，其特征在于：所述主线路(10)两侧设置有六个电阻式传感器；六个电阻式传感器的电极分别为：Au电极(1)、Ag电极(2)、Ni电极(3)、Pt电极(4)、Pd电极(5)以及Al电极(6)。

3.如权利要求1所述的基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列，其特征在于：所述电极单元的厚度为50～100nm；两个电极单元之间的间距d远小于电极单元本身的宽度L；所述电阻式传感器顶层的金属覆盖层的厚度为30～50nm；覆盖层金属为Au或者Al。

4.如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用光刻技术和金属薄膜沉积技术在基底(8)上加工出金属电极阵列和各个传感单元的导电引线；

S2、将石墨烯薄膜(9)转移到制有金属电极阵列的基底(8)上，使石墨烯薄膜(9)完全覆盖在金属电极上；

S3、利用光刻技术和等离子体刻蚀技术，将基底(8)上多余的石墨烯薄膜刻蚀掉，保留电极单元及其间隙正上方的石墨烯薄膜(9)，从而形成电阻式传感器；

S4、利用光刻技术和金属薄膜沉积技术，加工出电阻式传感器顶层的金属覆盖层(12)，将各个传感器中两个电极单元间隙上方的石墨烯薄膜完全覆盖。

5.如权利要求4所述的基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，制备金属电极阵列先使用负性光刻胶RPN-1150，做出电极图形，具体步骤如下：

S11、涂胶；

使用匀胶机在样片表面旋涂一层光刻胶，匀胶机的转速设置为：先低速(1000转/分)旋转10秒，接着高速(3000转/分)旋转40±2s；旋涂之后光刻胶的厚度为2.5±0.05μm；

S12、前烘；

涂胶前打开热板电源开关，设置加热温度为90±2℃；待温度稳定后，将涂有光刻胶的样片放置在热板上烘焙90±1s；

S13、曝光；

打开光刻机电源开关，开汞灯预热20分钟以上，将掩膜板装在掩膜夹具上，将烘干的样片放置在样品托盘上，移动载样托盘，使样片和掩膜板上的图形对准，完成对板后设置曝光时间为7.5±0.5s，开始曝光；

S14、后烘；

将热板温度设定为110±2℃，待温度稳定后，将曝光后的样片放置在热板上烘焙60±10s后，迅速将样片从热板上取下；

S15、显影；

在洁净的培养皿中盛适量的型号为RZX-3038的显影液，将经过后烘处理的样片放入显影液中进行显影，时间为50±2s，然后使用去离子水多次清洗样片，最后用N₂枪将样片吹干；

S16、紫外线臭氧清洗处理；

将显影后的样片放入紫外臭氧清洗机(BZS250GF-TC)的腔室内，打开电源开关，设置去胶时间为3～5分钟，打开紫外灯开关，开始去图形区的残胶；

S17、坚膜；

将经过紫外臭氧清洗处理的样片放置在温度为110±2℃的热板上烘焙；烘焙时间为5～15分钟；烘焙结束后，关闭热板电源并取样。