基于“微井”結構的氣體傳感器的制備.pdf

1、氣體傳感器陣列不僅能彌補單一氣體傳感器選擇性差的缺點，還可以充分利用其交叉敏感性，并結合一定的模式識別技術，實現(xiàn)傳感器的高精度測量。本論文主要對氣體傳感器陣列結構和氣敏薄膜進行了研究。
　　本論文首先從基于“微井”結構的氣體傳感器陣列的結構設計與制備出發(fā)，對該傳感器陣列器件的相關參數(shù)進行了合理設計，采用MEMS工藝制備出了該傳感器陣列的基礎傳感功能結構，獲得了較好的17mm×11mm大小的2×2的傳感器陣列基礎芯片。器件以（100

2、）硅為基底，氮化硅為絕緣層，金屬Al為電極材料，電極采用叉指結構。在器件的設計與工藝實現(xiàn)方面，重點研究了KOH濕法刻蝕制備“微井”的工藝，得到了其最佳的工藝條件：30 wt％的KOH溶液、溫度為80℃、冷卻回流裝置、磁力攪拌。此條件下刻蝕速率可達0.96μm/min，刻蝕后材料表面平整，橫向腐蝕誤差較小，最大絕對誤差22.8μm，最大相對誤差是3.8%。
　　氣敏材料是氣體傳感器的核心，其正在由單一材料向復合材料發(fā)展。高分子/無機

3、納米復合材料綜合了有機材料和無機納米材料的各自優(yōu)點，在氣敏方面具有許多優(yōu)異的特性。本論文運用氣噴工藝在“微井”傳感器陣列基礎結構上制備了PEO（聚環(huán)氧乙烷）/CNTs（碳納米管）和 PVP（聚乙烯吡咯烷酮）/CNTs（碳納米管）復合敏感膜，重點研究了復合膜對甲苯和甲醇的靈敏度與重復性。實驗結果表明：PVP/CNTs復合敏感膜對甲苯和甲醇的靈敏度都大于PEO/CNTs復合敏感膜，PVP/CNTs和PEO/CNTs復合敏感膜對甲苯的靈敏度遠