[发明专利]一种低功耗光激发气体传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种低功耗光激发气体传感器，其特征在于，包括:

陷光衬底，其顶面设置有敏感膜；

光激发装置，其所发出的光线照射至陷光衬底及敏感膜上，光激发装置用于激发敏感膜中的电子空穴对；

所述敏感膜包括依次叠置的表层金属氧化物薄膜、金属催化剂薄膜、底层金属氧化物薄膜，金属催化剂薄膜用于对待测气体分子进行吸附和反应，并在光激发装置的照射下激发出表面等离子共振，表层金属氧化物薄膜与底层半导体薄膜为同种或不同种膜，所述底层金属氧化物薄膜与所述陷光衬底贴合；

电极，其为两个并设置在表层金属氧化物薄膜的顶面。

2.根据权利要求1所述的低功耗光激发气体传感器，其特征在于，所述表层金属氧化物薄膜完全覆盖金属催化剂薄膜，并且在局部区域穿透金属催化剂薄膜与底层金属氧化物薄膜贴合。

3.根据权利要求2所述的低功耗光激发气体传感器，其特征在于，所述金属催化剂薄膜与底层金属氧化物薄膜的厚度比值小于1:5。

4.根据权利要求2所述的低功耗光激发气体传感器，其特征在于，所述表层金属氧化物薄膜与底层金属氧化物薄膜的厚度比值小于1:5。

5.根据权利要求1所述的低功耗光激发气体传感器，其特征在于，所述金属催化剂薄膜为完整的片状薄膜或网格状薄膜。

6.根据如权利要求1至4中任一项所述底层金属氧化物薄膜，其厚度介于10nm至1000nm之间，其材质包括包括：二氧化锡、氧化锌、二氧化钛、氧化镍、氧化镓、氧化铜、氧化钨、氧化铋、氧化铅、及其复合物。

7.根据权利要求6所述的低功耗光激发气体传感器，其特征在于，所述表层金属氧化物薄膜优选二氧化钛薄膜,所述底层金属氧化物薄膜优选二氧化锡薄膜。

8.根据如权利要求1和5中任一项所述金属催化剂薄膜，其厚度介于1nm至100nm之间，其材质包括钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、以及合金。

9.一种如权利要求1-6中任一项所述低功耗光激发气体传感器的制备方法，其特征在于，所述陷光衬底采用如下至少一种方法来提高其对光线的吸收、束缚或俘获的能力：

(1)采用带颜色的陷光衬底，该陷光衬底的颜色与光激发装置所发出光线的颜色呈互补色；

(2)在陷光衬底的表面附着金属纳米颗粒层；

(3)在陷光衬底的表面制备或附着光学超材料层。

10.根据如权利要求7所述低功耗光激发气体传感器的制备方法，其特征在于：

在石英材质的陷光衬底表面利用磁控溅射技术镀敏感膜，敏感膜包括依次贴合的SnO₂薄膜、钯薄膜、TiO₂薄膜，在TiO₂薄膜表面制备电极，光激发装置在陷光衬底下方照射陷光衬底和敏感膜，使特定的待测气体接触敏感膜的表面，敏感膜内的电阻发生改变，通过电极采集到敏感膜内电阻的变化，即可获知待测气体的浓度；或者

在黑色氧化锆材质的陷光衬底表面利用磁控溅射技术镀敏感膜，敏感膜包括依次贴合的Au薄膜、TiO₂薄膜、铂薄膜、NiO薄膜，在NiO薄膜表面制备电极，Au薄膜高温退火时会形成均匀分布的Au纳米颗粒并产生SPR效应，波长介于250nm～400nm之间的光激发装置在陷光衬底的上方照射陷光衬底和敏感膜，使特定的待测气体接触敏感膜的表面，敏感膜内的电阻发生改变，通过电极采集到敏感膜内电阻的变化，即可获知待测气体的浓度。