[发明专利]多孔硅基一维氧化钨纳米线气敏元件的制备方法

摘要

本发明公开了多孔硅基一维氧化钨纳米线结构气敏传感器元件的制备方法，首创采用了孔径在1-2μm，兼有孔道高度有序排列的硅基多孔硅复合一维氧化钨纳米结构为气敏材料，因巨大的比表面积以及表面活性可提供大量的气体吸附位置、气体扩散通道，使其较为容易的与气体发生反应。本发明的气敏传感器元件在低温（100℃）下即可对低浓度氮氧化物气体具有较高的响应值和很好的灵敏度、选择性，且体积小巧、结构简单、制作工艺成熟、使用方便、价格低廉，有望在气敏传感器领域推广和应用。

主权项

一种多孔硅基一维氧化钨纳米线气敏元件的制备方法，具有如下步骤：(1)清洗硅基片衬底将电阻率为10～15Ω·cm的p型单晶硅基片单面抛光，分别经过浓硫酸与过氧化氢混合溶液浸泡30‑40分钟、氢氟酸水溶液浸泡15‑20分钟、丙酮溶剂超声清洗10‑15分钟、无水乙醇超声清洗10‑15分钟、去离子水中超声清洗10～15分钟，以除去表面油污、有机物杂质以及表面氧化层；(2)制备硅基微米尺寸孔道有序多孔硅采用双槽电化学腐蚀法在清洗过的硅基片抛光表面制备多孔硅层，所用腐蚀电解液由质量浓度为40%的氢氟酸与质量浓度为40%的二甲基甲酰胺组成，其体积比为1：2，不添加表面活性剂和附加光照，施加的腐蚀电流密度为50～120mA/cm2，腐蚀时间为5～20min；(3)制备多孔硅基一维氧化钨纳米线将步骤(2)制备的硅基多孔硅置于水平管式炉中，利用化学气相沉积的方法，钨粉作为钨源，以氩气作为工作气体，氧气作为反应气体，气体流量分别控制为5～10sccm和0.5～5sccm，源温度为900～1100度，保温时间为60～100min，本体真空度为1～5Pa，工作压强为50～80Pa，基片与钨源之间的距离为15～20厘米；(4)制备多孔硅基氧化钨纳米线气敏传感器元件：将步骤(3)中制得的多孔硅基一维氧化钨纳米线置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室；采用金属铂作为靶材，以氩气作为工作气体，气体流量为23～25sccm，溅射工作压强为2.0Pa，溅射功率80～90W，溅射时间8～12min，基片温度为室温，在氧化钨纳米线表面沉积铂点电极，制得气敏传感器元件。