[发明专利]一种高选择性高灵敏度的半导体丙酮传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种高选择性高灵敏度的半导体丙酮传感器的制备方法。该制备方法包括以下步骤：按质量比为1:99称量SnO₂和IN₂O₃，然后加入乙醇混合球磨得混合物A；将步骤1中混合物A烘干后，加入粘合剂，造粒得母粒；将母粒使用压片机按压成型，然后放入管式炉烧结得靶材；清洗平面电极，与靶材一起装入磁控溅射设备腔体内，然后开始沉积薄膜；沉积结束后，将样品取出封装成传感器的半成品，然后将半成品在空气中240℃下老化7天，即得半导体丙酮传感器。本发明通过磁控溅射制备的掺杂S nO₂的IN₂O₃薄膜气敏材料，可以在较低温度下检测ppb级别的丙酮，检测限在20ppb，并且具有较高的选择性。

技术领域

本发明涉及一种高选择性高灵敏度的半导体丙酮传感器的制备方法，属于气体检测技术领域。

背景技术

丙酮是化石燃料发电厂产生的一种常见溶剂气体，严重危害环境和人类健康。然而，丙酮不仅是化学工业中的重要溶剂，还是人体中重要的信使分子和效应分子。此外，在一些生理和病理过程中作为一种生物标记气体，例如在糖尿病的研究中，通常需要在家里或室外定时对病人进行监测。值得注意的是，这种类型的气体传感器通常需要有ppb级的丙酮分辨率。然而，在现有的快速诊断分析设备中，用于糖尿病的传感器非常少，很多都还在试验阶段。所以，研发便携式、低成本、高灵敏度、高选择性的丙酮气体传感器迫在眉睫。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高选择性高灵敏度的半导体丙酮传感器的制备方法，该传感器可以在脚底温度下检测ppb级别的丙酮，且传感器体积小，制备工艺简单。

一种高选择性高灵敏度的半导体丙酮传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按质量比为1: 99称量SnO₂和IN₂O₃，然后加入乙醇混合球磨得混合物A；

步骤2，将步骤1中混合物A烘干后，加入粘合剂，造粒得母粒；

步骤3，将母粒使用压片机按压成型，然后放入管式炉烧结得靶材；

步骤4，清洗平面电极，与靶材一起装入磁控溅射设备腔体内，然后开始沉积薄膜；

步骤5，沉积结束后，将样品取出封装成传感器的半成品，然后将半成品在空气中240℃下老化7天，即得半导体丙酮传感器。

作为改进的是，步骤1中乙醇的添加量为10ml，球磨时间为24小时。

作为改进的是，步骤2中烘干温度为80℃，烘干4小时。

作为改进的是， 步骤2中粘合剂为体积分数为4%的聚乙烯醇，且粘合剂的用量为0.25ml。

作为改进的是， 步骤3中压靶控制压力和时间是5Mpa压5min，然后逐步加压，在10Mpa压10min，15Mpa压10min，20Mpa压10min，最后25Mpa压30min成型。

作为改进的是，步骤3中烧结温度和时间控制是在600℃煅烧3h，900℃烧结6h，升温速率是5℃/min。

作为改进的是，步骤4中平面电极的清洗，包括以下步骤：第一步，用去离子水超声清洗5min；第二步，分别用丙酮和乙醇超声清洗10min；第三步，用去离子水超声清洗10min；第四步，用去离子水超声清洗10min。

作为改进的是，步骤4中靶材和平面电极安装时，调节靶材与平面电极的距离为5.5cm。