基于“微井”結(jié)構(gòu)的氣體傳感器的制備.pdf

1、氣體傳感器陣列不僅能彌補(bǔ)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(jié)合一定的模式識別技術(shù)，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(jié)構(gòu)和氣敏薄膜進(jìn)行了研究。
　　本論文首先從基于“微井”結(jié)構(gòu)的氣體傳感器陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備出發(fā)，對該傳感器陣列器件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了合理設(shè)計，采用MEMS工藝制備出了該傳感器陣列的基礎(chǔ)傳感功能結(jié)構(gòu)，獲得了較好的17mm×11mm大小的2×2的傳感器陣列基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)。在器件的設(shè)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(dá)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(fù)合材料發(fā)展。高分子/無機(jī)

3、納米復(fù)合材料綜合了有機(jī)材料和無機(jī)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(chǔ)結(jié)構(gòu)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(fù)合敏感膜，重點研究了復(fù)合膜對甲苯和甲醇的靈敏度與重復(fù)性。實驗結(jié)果表明：PVP/CNTs復(fù)合敏感膜對甲苯和甲醇的靈敏度都大于PEO/CNTs復(fù)合敏感膜，PVP/CNTs和PEO/CNTs復(fù)合敏感膜對甲苯的靈敏度遠(yuǎn)