[发明专利]一种基于新型ZnO纳米柱/SnO2薄膜探测器以及制备方法

摘要

本发明提供一种基于新型ZnO纳米柱/SnO₂薄膜探测器以及制备方法，该探测器从下至上依次包括衬底层、SnO₂薄膜层、嵌入SnO₂薄膜层的ZnO纳米柱，以及包覆在SnO₂薄膜层、ZnO纳米柱上的Pt量子点和设置在两端的电极，该探测器的响应时间为5‑10s，能够同时对乙醇、CO、NO气体进行探测，探测极限为5‑10ppm。本发明适用范围广，可以在多种衬底上制备ZnO纳米柱/SnO₂薄膜探测器，本发明制备的探测器同时含有ZnO和SnO₂两种有效探测材料体系，具有双波段选择性光探测或同时对两种特殊的气体进行选择性检测；该探测器同时包含有ZnO纳米柱阵列和SnO₂多孔薄膜，有利于提高探测的灵敏度。

主权项

1.一种基于新型ZnO纳米柱/SnO2薄膜探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)、前驱体溶液的制备，将0.1‑0.3质量份数的氯化亚锡、0.2‑0.6质量份数的醋酸钠、0.04‑0.8质量份数的氯化锌、为0.1‑0.2质量份数的聚乙二醇(PEG，分子量2000‑6000)，20‑40体积份数的乙二醇为混合，在温度为60‑80℃下使用磁力搅拌机搅拌60‑120min，使SnCl2、ZnCl2和聚乙二醇完全溶解到乙二醇当中，获得均匀混合的前驱体溶液；S2)、前驱体薄膜的制备，将干净的衬底放到加热垫板上，在温度为200‑300℃的条件下，使用喷枪在衬底上均匀喷涂20‑40s，获得前驱体薄膜；S3)、高温烧结，将步骤S2)制备的前驱体薄膜转移到箱式炉当中，以每分钟5‑10℃的升温速率加热至500‑900℃，并保温60‑120min，然后自然降温到室温；在快速升温过程中，氯化亚锡、ZnCl2与醋酸钠或者聚乙二醇一起反应，分解成SnO2、ZnO、氯化氢、水、二氧化碳，氯化氢、水、二氧化碳挥发出来形成孔洞；由于ZnCl2速率较快，因而形成了长度较短的纳米柱，经过高温煅烧，获得了ZnO纳米柱嵌入SnO2的复合薄膜；S4)、制备电极，使用掩膜板和电子束蒸发在复合薄膜上蒸镀刷形金属电极，之后，在300‑400℃下进行合金化处理，改善电极和复合薄膜的接触特性，由此获得结构完整的ZnO纳米柱/SnO2薄膜探测器。