基于薄膜工艺的乙醇气体气敏膜的研究(1)

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1、!B3!!!!!!!!!!!传感器技术（"#$%&’(#)*%’&+,$-.%*.-/&#(#01）!!!!!!!!!!!2334年第25卷第4期!基于薄膜工艺的乙醇气体气敏膜的研究王!聪，史铁林，李晓平（华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉!"##$!）摘!要：6&72，8&72，9.27:等基底材料可以用来制作半导体型乙醇气体传感器中的气敏膜。在基底中掺杂;<，*=72等物质可以获得很高的气体检测灵敏度和很好的选择性。利用电子枪蒸发薄膜工艺来制作乙醇气体敏感膜，可以取得很好的效果。与通常使用的厚膜工艺

2、相比，薄膜工艺与>?>8工艺兼容，更适合制作微小器件。关键词：乙醇；气敏膜；电子枪中图分类号：*>@:!!!文献标识码：A!!!文章编号：B333C@DED（2334）34C33B3C3:%&’()*+,&-./*01.2*’34,/45/6+5078.4,(*/&-5/9+507&,:-/*0*6)FGHIJ#&0，8KL*=.M(=&，NLO=’#MP=&0（%:-*+;,:-%:5<=/6，>’.?-*/6@/51,345&)*+%:5,/:,

3、D84&3.:&：*/.+.Q=-#&,$-<#%Q’<.%=’(+$-/’+6&72，8&72，9.27:Q’1R.$+.,<#Q’S.+.&+=<=T.)=(Q#).

4、?>8<.-/&=-+<#Q’S.&’&#M+=W.,.T=-.+UE,)F*3(4：.?>8技术的发展，研究人员都尝试利半导体型气体传感器是利用气敏膜表面吸附乙醇气体用该技术制作成本更加低廉、尺寸更微小的气体传感器以后表面电阻的变化来测试乙醇的体积分数。

5、首先，当&型满足各种要求。这其中也包括乙醇气体传感器。的半导体膜（如8&72）被加热到一定温度后，其空穴中的电C在乙醇气体传感器中，半导体型的传感器最为常见，研子使得吸附到表面的氧气分子变成带电状态（72或者C究也最为深入。常用于制作半导体气敏膜的基底材料有7），此时，气敏薄膜的电阻会发生变化，该过程可以表示［B］为6&7，8&72，9.27:。经研究发现，在基底材料中掺杂少量CC的贵重金属材料（如，;,，;<）或者稀土金属氧化物（如，7（20’+）Z2!"27U（B）*=72，H,27:）等可以有效地提高气

6、敏薄膜的灵敏度和选择经过该过程后，气敏膜才会对还原性敏感，通常称该过性［2］。气敏膜的制备通常采用厚膜工艺，相关的研究报道程为敏感化；当敏感化后的气敏膜接触到乙醇气体时，乙醇也较多［:X4］。厚膜工艺的优点在于制备工艺比较成熟，膜气体分子与8&72表面带电的氧离子发生如下反应C层的成分含量容易精确控制。但是，>?>8工艺结合厚膜J2K47K（0’+）Z7"2JK:JK7（0’+）Z2K27U（2）技术来制作气敏器件却存在一些问题，首先，厚膜工艺通常从式（2）中可以看出：反应过后氧离子的电子重新回采用陶瓷材料（

7、如G(27:）作为衬底，其制作工艺可能与到8&72表面的空穴当中，于是气敏膜的表面电阻再次发>?>8工艺中用的硅衬底不兼容；其次，厚膜工艺制备的膜生变化，根据标定的标准可以推算乙醇气体的体积分［Y］厚只能控制在!Q精度，相对于加工线宽达到&Q精度的数。>?>8器件来说过大，膜层尺寸的增大会显著地提高器件2!试!验的功耗；也会加大>?>8制作工艺的难度。因此，采用加本文选用533!Q厚的单面抛光硅片作为衬底材料，在工精度更高的薄膜工艺来制作>?>8器件是必然的趋势。衬底上制备8&72气敏膜，本文采用2种方法制备

8、气敏膜，为此，本文作者尝试采用薄膜工艺制备气敏膜，以便与第一种方法直接蒸发8&72粉末，8&72粉末纯度为@@[。C:>?>8工艺结合制作集成式气体传感器。首先，抽取镀膜腔真空度到2B3;’，再加热硅衬底到收稿日期：2335CB3C2E!基金项目：国家EY:计划资助项目（2335GG53522B）第!期"""""""""""""王"聪等：基于薄膜工艺的乙醇气体气敏膜的研究"""""""""""""