| 主权项 |
1.一种氢气感测器,至少包括: 一半导体基材; 一半导体缓冲层位于该半导体基材上; 一半导体薄膜层位于该半导体缓冲层上; 一欧姆接触金属电极层位于部分之该半导体薄膜 层上;以及 一奈米金属微粒沈积之萧特基接触电极层位于另 一部分之该半导体薄膜层上。 2.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体基材之材料系半绝缘型砷化镓(GaAs)。 3.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体基材之材料系半绝缘型磷化铟(InP)。 4.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体缓冲层之材料系未掺杂之砷化镓(GaAs)。 5.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体缓冲层之材料系未掺杂之磷化铟(InP)。 6.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体缓冲层之厚度介于0.1m至5.0m之间。 7.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体薄膜层之材料系n型砷化镓(GaAs)。 8.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体薄膜层之材料系n型磷化铟(InP)。 9.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中该 半导体薄膜层之材料系n型砷化镓铝(AlxGa1-xAs),且 铝之莫耳分率x之范围为0≦x≦1.0。 10.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该半导体薄膜层之材料系n型磷化铟镓(In0.49Ga0.15P) 。 11.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该半导体薄膜层之材料系n型砷化铟镓(In0.53Ga0.47As )。 12.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该半导体薄膜层之材料系n型砷化铟铝(In0.52Al0.48As )。 13.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该半导体薄膜层之厚度介于0.1m至5.0m。 14.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该半导体薄膜层之掺杂浓度介于11015cm-3至51018cm- 3之间。 15.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该欧姆接触金属电极层之材料系金-锗-镍(AuGe/Ni) 合金。 16.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该欧姆接触金属电极层之材料系金-锗(AuGe)合金。 17.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该欧姆接触金属电极层之厚度介于0.01m至5.0m 。 18.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该奈米金属微粒沉积之萧特基接触电极层之材料 系选自于由钯(Pd)、铂(Pt)、铱(Ir)、铑(Rh)、钌(Ru) 及其组合所组成之一族群,且该奈米金属微粒沈积 之萧特基接触电极层之厚度介于5nm至5m之间。 19.如申请专利范围第18项所述之氢气感测器,其中 该奈米金属微粒沈积之萧特基接触电极层中之奈 米金属微粒的粒径大小介于1nm至50nm之间。 20.如申请专利范围第1项所述之氢气感测器,其中 该奈米金属微粒沈积之萧特基接触金属电极层之 材料系钯-银(Pd-Ag)奈米合金微粒,且该奈米金属微 粒沉积之萧特基接触金属电极层之厚度介于5nm至5 m之间。 21.如申请专利范围第20项所述之氢气感测器,其中 该奈米金属微粒沈积之萧特基接触金属电极层中 之钯-银(Pd-Ag)奈米合金微粒的粒径大小介于2nm至50 nm之间。 22.一种氢气感测器之制造方法,至少包括: 提供一半导体基材; 形成一半导体缓冲层位于该半导体基材上; 形成一半导体薄膜层位于该半导体缓冲层上; 形成一欧姆接触金属电极层位于部分之该半导体 薄膜层上; 进行一退火步骤,藉以使该欧姆接触金属电极层中 之金属能扩散深入至该半导体薄膜层;以及 形成一奈米金属微粒沈积之萧特基接触电极层位 于另一部分之该半导体薄膜层上。 23.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中形成该半导体缓冲层之步骤与形成该 半导体薄膜层之步骤系利用金属有机化学气相沈 积法(MOCVD)以及分子束磊晶法(MBE),二者择一。 24.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中形成该欧姆接触金属电极层之步骤系 利用一微影(Lithography)技术、一光罩(Mask)技术、一 真空蒸镀(Vacuum Deposition)技术与一剥离(Lift-off)技 术。 25.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该退火步骤之温度介于200℃至600℃之 间,且该退火步骤之进行时间介于30秒至50分钟之 间。 26.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中形成该奈米金属微粒沈积之萧特基接 触电极层之步骤系利用一微影技术、一光罩技术 、一电泳沈积(Electrophoretic Deposition)技术与一剥离 技术。 27.如申请专利范围第26项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该电泳沈积技术至少包括: 提供一稳定胶体溶液,该稳定胶体溶液内含欲沈积 之复数个奈米金属微粒均匀分散于其中; 提供该半导体薄膜层供该些奈米金属微粒沈积,并 以包括该半导体薄膜层之所有依附堆叠结构的该 半导体基材作为一电极浸没于该稳定胶体溶液中; 提供另一相对电极浸没于该稳定胶体溶液中; 提供一直流或交流电源于浸入该稳定胶体溶液中 之两相对电极上,藉以在该电极与该相对电极间产 生一电场,促使该稳定胶体溶液中之该些奈米金属 微粒沈积至该电极之该半导体薄膜层上。 28.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液系选自于由水与醇类 、水与烷类、水与芳香烃类及其组合所组成之一 族群。 29.如申请专利范围第28项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液之醇类系选自于由碳 数介于4至6间之醇类及其组合所组成之一族群。 30.如申请专利范围第28项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液之烷类系选自于由碳 数介于6至12间之烷类及其组合所组成之一族群。 31.如申请专利范围第28项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液之芳香烃类系选自于 由含苯环结构数介于1至2间之芳香烃类及其组合 所组成之一族群。 32.如申请专利范围第28项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液包含具有稳定溶液作 用之一添加剂,且该添加剂系选自于由二辛基磺基 丁二酸钠(AOT)、十二烷基磺酸钠盐(SDS)、溴化十六 烷三甲基铵(CATB)、PEGDE(pentaethylene glycol dodecylether) 、C12E4(tetra(ethylene-glycol) monododecyl ether)、C12E5(penta (ethylene glycol)monododecyl ether)、C12E6(hexa(ethylene glycol )monododecyl ether)及其组合所组成之一族群。 33.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该半导体薄膜层之材料系选自于由砷 化镓(GaAs)、磷化铟镓(In0.49Ga0.51P)、砷化铟镓(In0.53 Ga0.47As)、砷化铟铝(In0.52Al0.48As)、磷化铟(InP)、以 及砷化镓铝(AlxGa1-xAs,其中铝之莫耳分率x之范围为 0≦x≦1.0)所组成之一族群。 34.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该电场之强度介于20V cm-1至1000V cm-1之 间。 35.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该电泳沈积技术之操作温度介于10℃ 至70℃之间。 36.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该电泳沈积技术之进行时间介于1分 钟至5小时之间。 37.如申请专利范围第27项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该稳定胶体溶液中之金属或合金微粒 固含量介于0.01mg L-1至10g L-1之间。 38.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该奈米金属微粒沈积之萧特基接触电 极层之材料系选自于由钯(Pd)、铂(Pt)、铱(Ir)、铑( Rh)、钌(Ru)及其组合所组成之一族群,且该奈米金 属微粒沈积之萧特基接触电极层之厚度介于5nm至5 m之间。 39.如申请专利范围第38项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该奈米金属微粒沈积之萧特基接触电 极层中之奈米金属微粒的粒径大小介于1nm至50nm之 间。 40.如申请专利范围第22项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该奈米金属微粒沈积之萧特基接触金 属电极层之材料系钯-银(Pd-Ag)奈米合金微粒,且该 奈米金属微粒沈积之萧特基接触金属电极层之厚 度介于5nm至5m之间。 41.如申请专利范围第40项所述之氢气感测器之制 造方法,其中该奈米金属微粒沈积之萧特基接触金 属电极层中之钯-银(Pd-Ag)奈米合金微粒的粒径大 小介于2nm至50nm之间。 图式简单说明: 第1图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种奈米 金属-半导体(金-半式)之萧特基二极体元件结构示 意图。 第2(a)与第2(b)图系绘示依照本发明一较佳实施例 的一种萧特基二极体元件氢气感测能带示意图。 第3图系依照本发明一较佳实施例的一种以微乳化 法所制备奈米钯微粒之穿透式电子显微镜照片。 第4图系依照本发明一较佳实施例的一种电泳沈积 式(EPD)奈米钯粒-磷化铟与无电镀式(EP)钯-磷化铟 、蒸镀式(TE)钯-磷化铟萧特基二极体元件于30℃下 于空气环境中之电性比较图。 第5图系依照本发明一较佳实施例的一种奈米钯粒 -磷化铟(金-半式)萧特基二极体于30℃下之氢气感 测表现。 第6图系依照本发明一较佳实施例的一种奈米钯粒 -磷化铟(金-半式)萧特基二极体于30℃下在各氢气 浓度中之灵敏度。 第7图系依照本发明一较佳实施例的一种奈米钯粒 -磷化铟(金-半式)之萧特基二极体于30℃、0.1V偏压 下之氢气暂态响应图。 |
