一种梳状纳米结构氧化锌气敏传感器的制备方法

摘要

本发明属于一维纳米结构半导体氧化物气敏传感器制备技术领域，涉及一种利用化学气相沉积方法制备可以在室温条件下进行检测一氧化碳的梳状纳米结构氧化锌气敏传感器的方法，先按照需要选择晶体的生长条件，利用改进的化学气相沉积法制备出梳状纳米结构氧化锌；再将梳状纳米结构氧化锌分散到金单元格阵列上，将存在氧化锌的两相邻单元格用微电极连接，采用常规半导体封装工艺封装在外壳内，制备出氧化锌气敏传感器；传感器在常温下工作，其结构简单，功耗小；制备工艺简单，成本低，生长的氧化锌晶体纯度高、完整性好；气体接触反应的表面积大；接触电阻小，梳干处的氧化锌起收集、传导电流的作用，传感灵敏度高。

主权项

一种梳状纳米结构氧化锌气敏传感器的制备方法，其特征在于具体步骤包括：(1)用改进的化学气相沉积法制备梳状纳米结构氧化锌：先将石英瓶水平放置在快速退火炉内的水平石英管中，石英瓶口的朝向和气流方向相同，石英瓶底的位置上放入纯度99.9％的锌粉；表面负载有金纳米颗粒的硅片或玻璃片放置在石英瓶颈处；石英瓶内产生富锌的环境，与石英瓶口进入的氧气在石英瓶颈处发生化学反应，在硅片或玻璃片的基片上生长出ZnO纳米结构；再将石英管抽真空至10‑2Torr，通入氮气保持在1个标准大气压；然后快速升温，退火炉内温度在10分钟内升高到700℃，同时保持流速为90sccm通氩气；20分钟后，在石英管中通入2％氧气和98％氩气混合的氧气流，保持30分钟；最后关闭氧气流，通入氮气，使退火炉自然冷却到室温；从石英瓶中取出硅片或玻璃片的基片，其表面被白色纳米结构的ZnO覆盖，用扫描电镜观察，由扫描电镜SEM照片看到自组装形成的梳状纳米结构氧化锌样品；(2)梳状纳米结构ZnO气敏传感器的组装：在常规使用的气敏测试装置中，将梳状纳米结构氧化锌样品分散到用传统微加工技术预先加工的金阵列电极上，每个金单元格的尺寸为5×5μm，然后用两个微电极分别连接金单元格，作为正负极，并与电源和电流测量仪器相接，即构成梳状纳米结构氧化锌气敏传感器样品；(3)气敏传感器对一氧化碳传感性能测试：测量前，先向常规的气敏测试装置充入氮气，排除装置中的其他气体，待气敏传感器样品电流稳定后再向气敏测试装置中充入待测气体一氧化碳，气敏传感器样品测量电压为20伏，充放气周期为8分钟，其中充气和放气各4分钟；充气时，关闭氮气，充入一氧化碳；放气时，关闭一氧化碳，充入氮气；如此反复2‑15个周期；同时用计算机记录气敏传感器样品电流随时间的变化曲线，即为梳状纳米结构氧化锌气敏传感器的响 应曲线，当一氧化碳气体浓度为250ppm时，气敏传感器的电流增大；当关闭一氧化碳气体后，电流减小。