[发明专利]氧化钨纳米颗粒和多孔硅复合结构气敏传感器及制备方法

摘要

本发明公开了一种氧化钨纳米颗粒和多孔硅复合结构气敏传感器及制备方法，依顺序利用钨酸钠和盐酸反应生成钨酸溶胶，利用热退火工艺在多孔硅顶部形成氧化钨纳米颗粒结构，利用半导体异质结效应实现多孔硅对二氧化氮气体灵敏度和选择性的提升，从而制备有良好二氧化氮探测能力的气敏传感器。本发明气敏传感器利用氧化钨与多孔硅间异质结的影响，提升了多孔硅的气敏性能，在室温下对二氧化氮气体具有较高的灵敏度和较好的选择性，适宜应用在气敏传感器的进一步开发中。同时，这种多孔硅氧化钨复合结构气敏传感器的制备工艺重复性高，具有大规模生产的潜力。

主权项

1.一种氧化钨纳米颗粒和多孔硅复合结构气敏传感器，其特征在于，由以下方法制得：(1)清洗硅基片：将硅基片依次浸入以下清洗液中清洗：浓硫酸和双氧水混合溶液；氢氟酸溶液；丙酮；乙醇；清洗后的硅基片放入乙醇中备用；(2)制备多孔硅：采用双槽电化学腐蚀法对步骤(1)中硅基片进行腐蚀，以制备多孔硅层；腐蚀电源为恒流稳压电源，腐蚀中电流保持不变；腐蚀液为氢氟酸水溶液；(3)制备钨酸：将钨酸钠粉末溶于去离子水中，形成浓度为0.05mol/L的钨酸钠溶液；在钨酸钠溶液中滴加浓度为6mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液与钨酸钠溶液的体积比为3‑5:100，将溶液离心，形成黄色钨酸沉淀；(4)制备钨酸溶胶：将步骤(3)中钨酸沉淀中加入30％过氧化氢溶液，再加入80％乙醇溶液，搅拌生成钨酸溶胶；(5)在多孔硅上旋涂钨酸：在步骤(2)的样品基础上，通过匀胶机在多孔硅上旋涂钨酸；将步骤(4)中钨酸溶胶涂于步骤(2)的多孔硅表面，然后将多孔硅层朝上置于匀胶机上，调节转速，匀胶20‑40秒；重复涂钨酸和匀胶一至多次；(6)制备氧化钨纳米颗粒：将步骤(5)中样品多孔硅层朝上置于马弗炉中，调节热处理温度、升温速率，温度保持时间；(7)制备铂电极：将步骤(6)中样品置于电极模版中，放置于磁控溅射机真空室内，多孔硅层朝外；调节磁控溅射机参数，设置所需的本体真空度、氩气流量、工作压强、溅射功率与溅射时间。