[发明专利]基于MXene/SnO2

说明书

本发明属于电子元器件技术领域，涉及基于MXene/SnO₂异质结的无源无线氨气气体传感器及制备方法。所述的无源无线氨气气体传感器包括电感部分和无线谐振天线，无线谐振天线主要由气敏材料和无线叉指电极组成，气敏材料涂覆在叉指电极表面，涂覆厚度为1～100μm；气敏材料为层状MXene/SnO₂异质结材料。本发明采用化学腐蚀法获得一种层状结构的MXene材料，采用水热法得到MXene/SnO₂异质结材料。本发明制备得到的是一种无源功耗低、无线易测量，响应/恢复时间快、易于与其他微电子器件集成等优点的无源无线氨气气体传感器。

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及基于MXene/SnO₂异质结的无源无线氨气气体传感器及制备方法。

背景技术

氨气是一种工业上和生物学上很受关注的气体，有效地检测有毒有害气体对环境监测及人类健康保护显得尤为重要。对氨气的实时监测已在禽类工业中实施，例如鸡舍氨气含量高于10ppm的时间超过六周就会导致其大量死亡。而对呼吸中氨气的检测(在ppb级)可以用于消化系统病理诊断。因此开发出一种能够准确地检测出氨气的含量的传感器以保证人们能及时采取预防措施显得尤为重要。

用于检测氨气的半导体气体传感器通常在工业生产、农牧业检测等领域中具有广阔的应用背景，而传统的金属氧化物半导体气体传感器在低温条件下对气体的特性并不理想，其最佳工作温度通常高于100℃，因此需要在传感器上安装加热丝，通过热激发来增加电子的能量，达到增强气敏性能的目的。

二维材料MXene作为半导体敏感材料的一大优势就是可以在室温下工作，这一特性为研发新型的谐振天线式无线无源半导体气体传感器提供了良好的条件。通常来讲，在极端环境或密闭环境中，旋转或是活动的部件上以及人或动物身上的实时监测时，使用无线传感更加方便，不需要引线连接被测物体，降低能耗的同时也延长了器件的使用寿命。具有LC谐振天线的无线气体传感器通过与无线天线相连的气敏材料电容或电阻等的变化调制天线的谐振频率实现信号的探测。

因此，制备出一种工艺步骤简单，成本低、测试灵活且对低浓度氨气响应度好的无源无线氨气传感器成为一个新的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术制造的无源无线室温响应的氨气气体传感器及其制备方法。

本发明的技术方案：

基于MXene/SnO₂异质结的无源无线氨气气体传感器，包括电感部分和无线谐振天线；所述的无线谐振天线主要由气敏材料和叉指电极板组成，所述气敏材料涂覆在所述叉指电极板表面，涂覆厚度为1μm～100μm；所述气敏材料的成分为层状MXene/SnO₂异质结材料。

所述MXene/SnO₂异质结材料为多层状，所述MXene的直径为2μm～4μm，多层厚度为75～100nm，单层厚度为0.6～0.9nm，SnO₂的粒径为20～25nm。

所述叉指电极板为基于LTCC工艺的制备的LC谐振器，叉指对数为1～25 对，叉指间距为1μm～100μm，线圈匝数为1～10匝。

所述MXene/SnO₂异质结材料是通过化学腐蚀法-水热法制备。