[发明专利]一种单晶颗粒薄膜及其气体传感器的制备方法

说明书

本发明涉及半导体材料与器件技术领域，更具体地，涉及一种单晶颗粒薄膜及其气体传感器的制备方法，包括选取钼玻璃作为衬底，选取单晶颗粒在去离子水中搅拌分散，待单晶颗粒沉淀后，缓缓抽干容器中的去离子水，取出钼玻璃片烘干，得到单晶颗粒薄膜。采用该单晶颗粒薄膜制备气体传感器，将制备好的单晶颗粒薄膜在真空中进行第一次退火，利用液相法在单晶颗粒薄膜制备ZnO薄膜层，将制备了ZnO层的CZTS薄膜在真空中进行第二次退火，利用银浆在ZnO层上制备电极，得到气体传感器。工艺简单、操作方便、成本低廉，所制备的气体传感器对气体展现出气敏性能。

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件技术领域，更具体地，涉及一种单晶颗粒薄膜及其气体传感器的制备方法。

背景技术

用液化石油气(LPG)作燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域，其主要成分是丙烷、丁烷以及其他的烷烃等。然而，由于设备老化泄露和使用者误操作造成的液化气爆炸事件时有发生，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。泄露有时是无法避免的，但是泄漏后如果能进行快速有效的检测，从而采取合理的处理措施，则可以减少或者避免爆炸事故的发生。对于易燃易爆气体泄露的检测，最快捷的方法是采用相应的气体传感器和被测气体接触，通过相应的物理、化学反应变成电信号从而产生报警信号。

目前，用于LPG检测的异质结气体传感器多为金属氧化物/硫化物和有机聚合物(如PANI)复合的异质结传感器。虽然该类型传感器在室温条件下展现出很高的灵敏度，然而其本身结构而导致较长的响应时间限制了它们的使用，而且PANI是高度吸湿材料，器件长期稳定性较差。此外，现有技术中制作单晶颗粒薄膜多用涂覆法，无法得到高均匀性的单晶颗粒薄膜。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种单晶颗粒薄膜及其气体传感器的制备方法，克服现有技术中因单晶颗粒在成膜过程中无法均匀成膜而影响单晶颗粒薄膜的性能问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种单晶颗粒薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S101：选取导电玻璃作为衬底；

S102：选取单晶颗粒在去离子水中搅拌分散；

S103：待单晶颗粒沉淀后，抽干容器中的去离子水，取出导电玻璃片烘干，得到单晶颗粒薄膜。

其中，所述的单晶颗粒为铜锌锡硫(CZTS)单晶颗粒，其是十分稳定的p型半导体材料，用CZTS材料来替代有机PANI，能够保持长期稳定。

进一步的，在步骤S101中，所述的导电玻璃两端用胶布包裹用于制备电极，具体地，所采用的导电玻璃为钼玻璃，相对于使用其他导电玻璃，钼玻璃衬底接触电阻小，通常太阳能电池均选其作为的背电极材料，其它导电玻璃亦可，但会影响其转换效率。

在步骤S102中，抽水速度为50～300ml/min，抽水速度过快容易将单晶颗粒抽出。

进一步的，所述的胶布宽度为2～5mm。

进一步的，在步骤S102中，所述的单晶颗粒的粒径范围为0.1μm～5μm，有利于单晶颗粒沉积得到多孔结构、分层明显的薄膜。

进一步的，在步骤S102中，所述的单晶颗粒与去离子水的比例为1g/100ml～15g/100ml。

进一步的，在步骤S102中采用磁力搅拌器搅拌效果更好，可以使单晶体颗粒分散效果更加均匀。

上述任一种方法制备得到单晶颗粒薄膜。

一种气体传感器，含有上述的单晶颗粒薄膜。

一种气体传感器的制备方法，包括以下步骤：

S201：将制备好的单晶颗粒薄膜在真空中进行第一次退火；