[发明专利]三氧化钨薄膜气敏传感器的表面改性方法

摘要

本发明公开了一种三氧化钨薄膜气敏传感器的表面改性方法，属于气敏传感器技术。其制备过程包括：对Al₂O₃基片进行清洗；在磁控溅射设备中，采用铂为靶材，在氩气为工作气体，在基片上溅射叉指电极；之后采用钨为靶材，在氩气和氧气为工作气体，在有叉指电极的基片上溅射三氧化钨薄膜；然后采用钛、镍、钼、钒、铂、金或钯金属作为靶材，在氩气为工作气体，在制备好的三氧化钨薄膜层上溅射金属层；制备所得表面溅射有金属层的三氧化钨薄膜在空气中进行热处理，得到经过表面改性的三氧化钨薄膜气敏传感器。本发明的优点在于，制得的薄膜均匀，纯度高，膜与基底附着性好，参数易控制。三氧化钨薄膜气敏传感器的工作温度低，选择性好，响应/恢复时间短。

主权项

1.一种三氧化钨薄膜气敏传感器的表面改性方法，其特征在于包括以下过程：1)将厚度为350～400μm的Al2O3基片用丙酮进行超声清洗，经去离子水冲洗，然后再用无水乙醇超声清洗，再经去离子水冲洗，烘干备用；2)在经步骤1)清洗得到Al2O3基片表面紧贴上叉指铂电极掩膜，再将基片置于DPS-III型超高真空对向靶磁控溅射设备的真空室中，采用质量纯度为99.95％的金属铂作为靶材，在质量纯度为99.999％的氩气作为工作气体，并以本底真空度小于4.0×10-4Pa，溅射工作气压为1.0～2.0Pa，溅射功率为70W～80W，溅射时间5～8分钟，氩气气体流量为25ml/min，基片温度25℃的操作条件，向基片溅射铂得到厚度为0.1μm～0.3μm的叉指铂电极；3)将步骤2)制得的有叉指铂电极的Al2O3基片置于DPS-III型超高真空对向靶磁控溅射设备的真空室中，采用质量纯度为99.995％的钨作为靶材，在质量纯度为99.999％的氩气与质量纯度为99.995％的氧气作为工作气体，以本底真空度小于2×10-4Pa，溅射工作气压为0.5～2.0Pa，溅射功率为170～250W，溅射时间5～90分钟，氩气、氧气气体流量分别为35ml/min和15ml/min或者25ml/min和25ml/min，基片温度25～300℃，为工艺条件向有叉指铂电极的基片溅射钨得到厚度为0.04μm～0.6μm的三氧化钨薄膜层；4)将步骤3)制备所得薄膜样品置于DPS-III型超高真空对向靶磁控溅射设备的真空室中，分别采用质量纯度均为99.995％的钛、镍、钼或钒金属或者分别采用质量纯度均为99.95％的铂、金或钯贵金属作为靶材，在质量纯度为99.999％的氩气作为工作气体，以本底真空度小于2×10-4Pa，溅射工作气压为0.5～2.0Pa，溅射功率为40～250W，溅射时间10s～30min，氩气气体流量为20～30ml/min，基片温度25～300℃为工艺条件向已经溅射有三氧化钨薄膜层的基片上溅射，得到厚度为0.04μm～0.1μm的钛、镍、钼、钒、铂、金或钯的金属层；5)将步骤4)制备所得薄膜样品放入高温加热炉内，在干燥空气中加热至300～600℃，热处理3～8小时，从而得到经过改性的三氧化钨薄膜气敏传感器。