[发明专利]一种高灵敏凹陷槽NOx传感器结构

说明书

本发明公开了一种高灵敏凹陷槽NOx传感器结构，属于氮氧传感器技术领域，主要解决的是现有氮氧传感器灵敏度低、应用范围有限的技术问题，所述传感器结构包括衬底，所述衬底设有至少一个凹陷槽，各所述凹陷槽上方设有横跨其两侧的氮氧敏感单元，所述氮氧敏感单元的两端连接所述衬底顶部。本发明可以使氮氧敏感单元与氮氧气体360°全向接触，极大提高了传感器的灵敏度，同时由于氮氧敏感单元与凹陷槽不接触，衬底与氮氧敏感单元的接触面积小，发热面积小，可以达到降低热功耗的目的。

技术领域

本发明涉及氮氧传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种高灵敏凹陷槽NOx传感器结构。

背景技术

随着社会的发展，工业发展速度加快，大气的污染状况也越来越严重。近几年，由于生产和发展的需要,我国在石油化工、机动车辆的生产上突飞猛进,虽然在一定程度上推动了社会的发展，但对大气环境却造成了比较严重的污染。目前，国际上对大气环境保护越来越重视，声音越来越强烈，我国也出台了一些相关的法律法规以保护大气环境。

2018年6月28日，生态环境部发布了《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(简称重型车国六标准)。重型车国六融合了欧标和美标的先进之处，并针对我国的实际情况提出了更严格的要求。虽然柴油车只占我国机动车保有量的不足10％，但是其排放的氮氧化物接近汽车排放总量的70％，颗粒物超过90％，是我国机动车污染防治的重中之重。

氮氧传感器可应用于环境监测领域，用来检测大气中的氮氧化物含量。为了防止环境污染，氮氧气体检测的精度必须达到要求。因此在环境领域涉及氮氧气体检测需要高灵敏度的气体传感器。但目前能够达到检测精度的氮氧传感器仅用于实验室的大型精密仪器设备。成熟的气敏膜制备方法为丝网印刷技术，其所得到的承载阵列气敏膜的基片尺寸一般为毫米级，但这种现场使用的便携式设备的灵敏度相对大型精密仪器设备大大降低，往往只能检测到浓度高于1ppm的气体。

氮氧传感器的类型目前主要包括：半导体型、浓差电势型、复合电势型。半导体型传感器对气体的选择性相对较差、稳定性也不高。浓差电势型对密封性要求高。复合电势型传感器结构复杂，易于失效。因此对于这些传感器来说，灵敏度较低，应用范围相对有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种灵敏度高、应用范围广的高灵敏凹陷槽NOx传感器结构。

本发明技术方案是：一种高灵敏凹陷槽NOx传感器结构，包括衬底，所述衬底设有至少一个凹陷槽，各所述凹陷槽上方设有横跨其两侧的氮氧敏感单元，所述氮氧敏感单元的两端连接所述衬底顶部。

作为进一步地改进，所述氮氧敏感单元包括支撑芯、将所述支撑芯外围包裹的感应膜。

进一步地，所述支撑芯包括由Al₃O₂材料制成的内芯、将所述内芯包裹的SiO₂薄膜。

进一步地，所述感应膜包括第一感应层、将所述第一感应层外围包裹的第二感应层，所述第一感应层的阻值大于所述第二感应层的阻值。

进一步地，所述第一感应层的厚度为6～12μm，所述第一感应层的材料为SnO₂里面掺杂Zn，所述Zn的浓度为1～4％，所述SnO₂和Zn的颗粒物直径为5～8nm。

进一步地，所述第二感应层的厚度为6～12μm，所述第二感应层的材料为SnO₂里面掺杂Pt，所述Pt的浓度为1～4％，所述SnO₂和Pt的颗粒物直径为5～8nm。

进一步地，所述氮氧敏感单元的中部下垂于所述凹陷槽的内腔中。

进一步地，所述凹陷槽为半球形的结构。

进一步地，所述衬底的材料为NiCr。