[实用新型]基于传感器阵列的有机气体检测识别芯片

说明书

本实用新型公开基于传感器阵列的有机气体检测识别芯片，在反应腔体两侧设置气体输入通道和气体输出通道；在反应腔体内，自气体输入通道至气体输出通道的方向上设置石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼，在石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼的两侧均设置金电极，一侧接地，一侧从反应腔体内伸出，构成检测电路。本专利的技术方案在气体传感上，表现出了极高的灵敏度，实现超低浓度的有机气体检测，通过该阵列传感单元对不同有机气体的交叉灵敏度，可以建立有机气体的传感响应数据库，利用线性判别算法，对气体传感数据库进行有效学习，从而有效识别待测有机气体的类型和浓度。

技术领域

本实用新型属于气体检测领域，更加具体地说，涉及一种基于二维纳米半导体材料传感器阵列的有机气体检测、识别芯片设计。

背景技术

有机气体是化工生产副产品，室内环境监测，人体呼出气疾病检测、预防主要标志物，实现有机气体的定性识别，定量检测具有非常重要的意义和实用价值。目前市面上有机气体检测仪器有两种：一是气相色谱法；二是基于光电离子检测的便携式有机气体检测仪。气相色谱法(GC)法：采用先分离后检测的分析方法，灵敏度高，选择性好，高效能，定性和定量精度高，但是该检测手段价格昂贵，检测方法复杂，仪器体积大，难以便携，大大限制了其应用前景。作为改进，出现了基于光电离子(PID)检测的便携式有机气体检测仪：其具有便携式，高灵敏度的特点，存在的问题是难以实现有机气体的定性识别检测，即只有在已知气体种类的情况下，可以获取其气体浓度值，难以实现气体的识别性检测，限制了其实用价值。此外，气相色谱(GC)和光电离子(PID)检测仪，目前难以集成在芯片上，限制了其在手机等便携设备上的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，克服上述气相色谱(GC)和光电离(PID)有机气体检测方法的不足，提供基于传感器阵列的有机气体检测识别芯片，采用传感器阵列的方法，通过阵列传感单元对有机气体的交叉灵敏度响应，建立有机气体的传感响应数据库，通过模式识别算法实现有机气体的定性、定量识别。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现。

基于传感器阵列的有机气体检测识别芯片，包括反应腔体，在反应腔体两侧设置气体输入通道和气体输出通道；在反应腔体内，自气体输入通道至气体输出通道的方向上依次设置石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼，在石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼的两侧均设置金电极，石墨烯的第二金电极、硫化钼的第二金电极、碲化钼的第二金电极和硫化铼的第二金电极通过导线接地，且石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼彼此处于并联状态；石墨烯的第一金电极与第一引出导线相连，硫化钼的第一金电极与第二引出导线相连，碲化钼的第一金电极与第三引出导线相连，硫化铼的第一金电极与第四引出导线相连。

而且，接地位置在反应腔体内部或者外部。

而且，第一引出导线、第二引出导线、第三引出导线和第四引出导线从反应腔体内伸出，构成检测电路，与检测设备相连。

而且，石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼共同组成传感器阵列，在反应腔体内，自气体输入通道至气体输出通道的方向上等距离设置石墨烯、硫化钼、碲化钼和硫化铼。

而且，传感器(即反应腔体)尺寸为(1—5)×(1—5)×(1—5)mm³，优选(2—3)×(2—3)×(2—3)mm³。

而且，本实用新型的传感器阵列由二维纳米半导体材料石墨烯,硫化钼，碲化钼和硫化铼构成，采用二维纳米半导体材料作为传感单元，每个半导体材料的厚度为纳米(nm)量级，如10nm以内，平面尺寸为微米(um)量级，如300—500微米，可实现芯片大规模集成。