[发明专利]一种半导体薄膜气体传感器及其制备方法在审
申请号: | 202010485681.0 | 申请日: | 2020-06-01 |
公开(公告)号: | CN111624236A | 公开(公告)日: | 2020-09-04 |
发明(设计)人: | 黄辉;渠波;尚瑞晨;赵丹娜;王梦圆;李志瑞;蔡伟成 | 申请(专利权)人: | 黄辉;渠波;尚瑞晨 |
主分类号: | G01N27/12 | 分类号: | G01N27/12 |
代理公司: | 北京金之桥知识产权代理有限公司 11137 | 代理人: | 朱黎光;李托弟 |
地址: | 116024 辽宁省大连市*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 半导体 薄膜 气体 传感器 及其 制备 方法 | ||
本发明涉及一种半导体薄膜气体传感器及其制备方法。该半导体薄膜气体传感器包括衬底、以及设置于所述衬底第一表面的半导体薄膜;所述半导体薄膜表面设置有电极;所述半导体薄膜的上方设置有用于照射所述半导体薄膜的光源;或,所述半导体薄膜底部设置有用于照射所述半导体薄膜的光源;或,所述衬底的第二表面设置有用于照射所述半导体薄膜的光源,所述衬底第一表面和所述衬底第二表面相对设置。本发明通过设置光源照射半导体薄膜,可以提高灵敏度,从而避免了高温加热,功耗更低、更为稳定,其可以检测氧气和甲烷,而现有SnO2纳米颗粒传感器对空气氛围中的氧气灵敏度很差。
技术领域
本发明涉及半导体传感器技术领域,具体涉及一种半导体薄膜气体传感器及其制备方法。
背景技术
半导体薄膜气体传感器被广泛用于检测液体或气体样品的成份(即微量物质含量),其工作原理是:待测物(如离子或分子)与半导体表面接触、并在表面发生化学反应,从而改变半导体材料的电阻(或产生反应电流)(Nano Today,2011,6,131-154;Talanta,2017,165,540-544)。
为了提高传感器的检测灵敏度,需要提高敏感材料的比表面积,比如采用纳米颗粒作为敏感材料。目前,半导体气体传感器产品,大多采用SnO2纳米颗粒作为敏感材料,该敏感材料具有以下缺点:纳米颗粒容易受外界温湿度影响,稳定性较差;需要高温加热(200摄氏度,以下简称“度”),功耗较大;高温下,纳米颗粒的晶界缺陷会移动、晶粒会变大,灵敏度会劣化;在空气氛围中对氧气不敏感。与纳米颗粒相比,薄膜材料的稳定性可以大幅提高,但是灵敏度较低。
目前,通过采用光照代替高温加热,可以降低传感器功耗。但是,现有纳米颗粒敏感材料的制备工艺复杂,一致性较差。对于薄膜敏感材料(如氧化物薄膜),通常是直接沉积生成氧化物薄膜,无法有效控制薄膜的氧含量,并且晶体质量较差(由于沉积过程中氧化物分子的迁移率较低)。
综上所述,如何实现低功耗、高稳定性的半导体气体传感器,是本发明的创研动机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种半导体薄膜气体传感器及其制备方法。
本发明的一种半导体薄膜气体传感器,其技术方案为:
半导体薄膜气体传感器包括衬底、以及设置于所述衬底第一表面的半导体薄膜;
所述半导体薄膜表面设置有两个电极;
所述半导体薄膜的上方设置有用于照射所述半导体薄膜的光源;或,
所述半导体薄膜底部设置有用于照射所述半导体薄膜的光源;或,
所述衬底的第二表面设置有用于照射所述半导体薄膜的光源,所述衬底第一表面和所述衬底第二表面相对设置。
本发明提供的一种半导体薄膜气体传感器,还包括如下附属技术方案:
其中,所述半导体薄膜采用半导体氧化物材料或半导体氧化物的复合材料制作。
其中,所述半导体氧化物包括氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化镓、氧化镍、氧化钛、氧化钨或氧化铜。
其中,所述半导体薄膜采用对氧气、甲烷、或挥发性有机物敏感的材料制作。
其中,所述半导体薄膜的表面镀有催化剂。
其中,两个所述电极分别设置于所述半导体薄膜表面两端的位置。
其中,所述衬底为硅衬底、石英衬底或蓝宝石衬底,所述光源为LED。
其中,所述光源的波长小于450nm,所述光源的功率小于20mW。
本发明还提供了一种半导体薄膜气体传感器的制备方法,该方法包括:
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