[发明专利]一种氢气敏感芯体制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氢气敏感芯体制备方法，包括以下步骤：S01、在硅基底表面形成四个电阻图形；S02、在硅基底表面镀制钯合金薄膜，形成钯合金电阻；S03、在空气中进行高温热处理；S04、在硅基底上形成绝缘层氧化物薄膜图形；S05、镀制绝缘层氧化物薄膜，形成与绝缘层氧化物薄膜图形相匹配的绝缘层氧化物薄膜；S06、在氢气中进行高温热处理；S07、在硅基底表面形成焊盘图形；S08、在硅基底上镀制Au薄膜，形成Au焊盘；四个钯合金电阻通过Au焊盘依次连接形成惠斯通全桥。本发明还公开了一种如上所述制备方法制备得到的氢气敏感芯体。本发明的氢气敏感芯体制备方法及氢气敏感芯体具有稳定性好、精度高等优点。

技术领域

本发明主要涉及氢气敏感芯体制备技术领域，特指一种氢气敏感芯体制备方法及应用。

背景技术

氢气作为一种无污染的能源，氢能对于缓解能源危机和环境污染具有重要的意义。氢气在4％至74％浓度时与空气混合有爆炸的危险，安全、准确的氢气传感器对于氢气的应用具有重要的意义。目前较成熟的氢气传感器按照工作原理主要分为：电化学类，金属氧化物类，催化燃烧类，热导类，光学类，钯/钯合金类。目前市面上主要的产品有催化燃烧氢气传感器、光纤氢气传感器、钯合金氢气传感器。由于催化燃烧式氢气传感器工作温度较高(300℃-400℃)，铂丝老化严重，长期工作造成传感器零点漂移增大，严重影响传感器测量精度；光纤氢气传感器精度高、性能稳定，但是价格昂贵，难以实现大规模应用；而薄膜式钯合金氢气传感器工作温度低，钯合金电阻稳定性高，具有较好的测试重复性、精度高、寿命长、可长期稳定工作等优点，是目前应用最多的氢气传感器，但是目前的氢气传感器检出限较高，不能实现超低浓度氢气的检测。美国H2SCAN公司/苏州H2SENCE公司氢气传感器产品采用相同的材料体系，使用电阻加热恒温控制的方法消除温度对传感器的影响；另一个方面H2SCAN公司采用在钯合金表面镀制独特的保护膜的方式来消除其它气体的交叉影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种稳定性好、精度高的氢气敏感芯体制备方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种氢气敏感芯体制备方法，包括以下步骤：

S01、在硅基底表面形成四个电阻图形；

S02、在硅基底表面镀制钯合金薄膜，形成钯合金电阻；

S03、在空气中进行高温热处理，生成氧化保护膜；

S04、在硅基底上形成绝缘层氧化物薄膜图形；

S05、镀制绝缘层氧化物薄膜，形成与绝缘层氧化物薄膜图形相匹配的绝缘层氧化物薄膜；

S06、在氢气中进行高温热处理；

S07、在硅基底表面形成焊盘图形；

S08、在硅基底上镀制Au薄膜，形成Au焊盘；四个钯合金电阻通过Au焊盘依次连接形成惠斯通全桥。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S03中，所述高温热处理的温度为100℃～1000℃。

在步骤S06中，所述高温热处理的温度为300℃～700℃。

在步骤S02中，钯合金薄膜为PdNi_x或PdAg_x或PdCu_x或PdCr_x。

在步骤S05中，绝缘层氧化物为Al₂O₃或SiO₂或Ta₂O₅，厚度为1um～10um。

在步骤S08中，采用溅射镀膜的方式在硅基底上镀制Au薄膜。