[发明专利]一种阵列式气体传感器及智能气体检测方法

说明书

本发明的目的是提供一种阵列式气体传感器及智能气体检测方法。其制备方法是在传感器衬底上制备出n列×m行，共nm个磁控溅射孔位和电极；采用掩模版B1～掩模版Bn依次覆盖于处理过的传感器衬底上，并依次采用n种溅射材料，通过磁控溅射将n种不同溅射材料分别生长到n列磁控溅射孔位上；再采用掩模版C1～掩模版Cm‑1依次覆盖于处理过的传感器衬底上，并依次采用m‑1种溅射材料，通过磁控溅射分别生长到磁控溅射孔位上，值得具有nm个阵列单元的阵列式气体传感器。

技术领域

本发明涉及气体传感器。

背景技术

构建基于新原理和新材料的智能感知系统是传感领域的研发趋势。传统的基于气敏材料的传感器具有室温恢复能力和选择 性等还达不到应用要求的问题。而在阵列传感器中，普遍采用温度调制技术或敏感元负载调控的方法，结合算法的概率统计模型来达到信息多样化的要求。但是温度组件和大量负载的引入不可避免地带来体积大、兼容性差、功耗高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列式气体传感器，其特征在于，其制备方法包括以下步骤:

1〕在传感器衬底上制备出n列×m行，共nm个磁控溅射孔位和电极；制备时，需要采用掩模版A覆盖于衬底上，进行磁控溅射孔位的制备；其中掩模版A具有n列×m行，共nm个矩形阵列状排列的通孔；每个磁控溅射孔位均连接两个电极； n和m为大于2的自然数；

2〕采用掩模版B1～掩模版Bn依次覆盖于步骤1〕处理过的传感器衬底上，并依次采用n种溅射材料，通过磁控溅射将n种不同溅射材料分别生长到n列磁控溅射孔位上；其中，掩模版B1具有与第1列磁控溅射孔位对应的通孔、掩模版B2具有与第2列磁控溅射孔位对应的通孔、……掩模版Bn具有与第n列磁控溅射孔位对应的通孔；

3〕采用掩模版C1～掩模版Cm-1依次覆盖于步骤2〕处理过的传感器衬底上，并依次采用m-1种溅射材料，通过磁控溅射分别生长到磁控溅射孔位上； m-1种溅射材料，依次被编号为i，i＝1、2……m-1；这m-1种溅射材料与步骤2〕中所述n种溅射材料均不同；其中，第i种溅射材料生长到第i行的n/2个磁控溅射孔位上和第i+1行的n/2个磁控溅射孔位上，n为奇数时，n/2舍位取整；其中，掩模版C1具有与第1行和第2行磁控溅射孔位对应的n/2个通孔、掩模版C2具有与第2行和第3行磁控溅射孔位对应的n/2个通孔……掩模版C1具有与第1行磁控溅射孔位对应的n/2个通孔。

进一步，磁控溅射材料选自MoS₂、ZnO、WO₃、TiO₂、SnO₂、C、HfO₂、Ta₂O₅、Ga₂O₃。

进一步，步骤2〕和/或步骤3〕中，在完成材料溅射后，对溅射材料进行参杂；参杂选用的金属为Cu、Al、W、Pt、Cr、Mn、Ag、Ce、Sb。

进一步，步骤3〕中，第i行的n/2个磁控溅射孔位上和第i+1行的n/2个磁控溅射孔位错位分布。

本发明还公开一种基于上述传感器的智能气体检测方法，其特征在于：将所述传感器的电极接入测量电路，采集传感器阵列中，n×m个阵列单元对不同气体的动态实时响应曲线；对响应曲线提取稳态响应特征和动态响应特征，通过机器学习，建立和训练用于识别气体种类的模型；在利用所述传感器检测待测气体时，通过测量电路获取测量参数，并输入所述用于识别气体种类的模型，实现待测气体种类的识别。即通过对信号进行特征提取和分析，以及模式识别算法，得到传感器特性参数与被测气体间的内在联系机制，实现选择性和探测精度等气敏性能的提升。

附图说明

图1为实施例3的传感器实物图；

图2为阵列单元示意图；

图3为实施例3步骤1的掩模版A示意图；

图4为实施例3步骤2的掩模版B1~B4示意图；