[发明专利]一种钯合金薄膜氢气传感器及其制备方法和使用方法

权利要求书

1.一种钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，包括基片(1)，基片(1)其中一面为加热面，另一面为氢敏面，所述加热面上设有加热元件(2)和测温元件(3)，加热元件(2)和测温元件(3)的表面覆盖有阻挡层(4)；所述氢敏面上设有氢敏元件(5)，基片(1)上设有金属连线和焊盘，金属连线通过焊盘与加热元件(2)、测温元件(3)和氢敏元件(5)连接。

2.根据权利要求1所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述氢敏元件(5)包括多个相同的氢敏电阻，氢敏电阻组成具有4个桥臂的惠斯通电桥电路，所述4个桥臂上的氢敏电阻的个数相同，且在惠斯通电桥电路其中相对的2个桥臂上的氢敏电阻上覆盖有氢阻挡层(6)。

3.根据权利要求2所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述氢敏元件(5)包括4个相同的氢敏电阻，惠斯通电桥电路中每个桥臂上设有1个氢敏电阻。

4.根据权利要求3所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述加热元件(2)的材料为金、铂或镍铬合金其中任意一种，加热元件(2)为迂回分布在基片(1)上的折线型丝状薄膜，加热元件(2)的厚度为200-500nm。

5.根据权利要求4所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述测温元件(3)的材料为铂、镍或铜其中任意一种，测温元件(3)为迂回分布在基片(1)上的折线型丝状薄膜，且测温元件(3)分布在加热元件(2)的周围，测温元件(3)的厚度为50-300nm。

6.根据权利要求5所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述阻挡层(4)和氢阻挡层(6)的材料均为Si₃N₄，阻挡层(4)和氢阻挡层(6)的厚度均为50-300nm。

7.根据权利要求6所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述氢敏电阻的材料为钯镍合金、钯银合金或钯铬合金其中任意一种，其中钯含量为85％-93％，氢敏电阻为迂回分布在基片(1)上的折线型丝状薄膜，氢敏电阻的厚度为50-200nm。

8.根据权利要求7所述的钯合金薄膜氢气传感器，其特征在于，所述基片(1)的材料为氧化铝陶瓷或硅。

9.权利要求2-8任意一项所述的钯合金薄膜氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)加热元件(2)的制备：通过光刻工艺在基片(1)的加热面制作加热元件(2)的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积金属加热薄膜，最后剥离光刻胶并清洗制成加热元件(2)；

(2)测温元件(3)的制备：通过光刻工艺在基片(1)的加热面制作测温元件(3)的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积金属测温薄膜，最后剥离光刻胶并清洗制成测温元件(3)；

(3)阻挡层(4)的制备：通过光刻工艺在基片(1)的加热面制作阻挡层(4)的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积Si₃N₄，最后剥离光刻胶并清洗制成阻挡层(4)；

(4)氢敏元件(5)的制备：通过光刻工艺在基片(1)氢敏面制作氢敏元件(5)的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积钯合金薄膜，最后剥离光刻胶并清洗制成包括多个氢敏电阻的氢敏元件(5)，氢敏电阻组成具有4个桥臂的惠斯通电桥电路；

(5)氢阻挡层(6)的制备：在惠斯通电桥电路其中相对的2个桥臂上的氢敏电阻上制备氢阻挡层(6)，通过光刻工艺在基片(1)的氢敏面制作氢阻挡层(6)的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积Si₃N₄，最后剥离光刻胶并清洗制成氢阻挡层(6)。

(6)金属连线和焊盘的制备：通过光刻工艺在基片(1)上制作金属连线和焊盘的光刻胶掩膜图形，然后在光刻胶掩膜图形上沉积金薄膜，剥离清洗形成金属连线和焊盘，最后通过切片得到分离的薄膜型氢气传感器。