激光微加工納米ZnO氣敏傳感器陣列制備技術研究.pdf

1、本文利用脈沖YAG激光微加工技術，以氧化Al2O3為基片，開槽填敷RuO2制作加熱器，采用銀漿料流延法制備電極膜，漿料滴定覆蓋成膜制備了四單元納米ZnO氣敏陣列，研究了陣列的加熱特性、氣敏特性及制備工藝的重復性，并著重探討了電極及氣敏膜的厚度對陣列的氣敏特性及長期穩(wěn)定性的影響。 激光開槽填敷RuO2作加熱器的氣敏傳感器陣列具有好的加熱特性、熱響應、溫度分布。陣列單元平均能耗低于500mW、熱響應時間小于20秒、平面溫度梯度小于5

2、℃/mm，陣列的靈敏度高、性能穩(wěn)定、制備工藝重復性好。激光剝離銀膜制備氣敏電極穩(wěn)定性、一致性好，電極間距可通過改變激光的離焦量而準確靈活調(diào)整。平行銀電極能均勻拾取氣敏膜各部分的氣敏反應信息，充分發(fā)揮氣敏材料的性能。通過模擬使用環(huán)境中的熱沖擊實驗，對比不同厚度的銀電極膜的形貌，研究發(fā)現(xiàn)電極膜厚度及均勻性對電極的穩(wěn)定性具有決定性的影響。7--15μm厚電極具有更好的長期穩(wěn)定性，電極為密網(wǎng)狀或薄膜狀；21μm厚電極成三維多層片狀，電極的穩(wěn)定性

3、最差。 對此結(jié)果進行了初步的理論分析。對不同材料及不同厚度的氣敏膜的敏感性及長期穩(wěn)定性進行了對比研究，并進行了機理分析，發(fā)現(xiàn)在厚膜工藝中氣敏膜太薄具有不穩(wěn)定性，2、3、4倍厚氣敏膜的穩(wěn)定性較好。膜越厚熱沖擊（即使用過程中）產(chǎn)生的應力越大，裂紋擴展的將越快，氣敏膜的穩(wěn)定期即使用壽命就越短。本文第一部分介紹了微氣敏傳感器及陣列的制備技術的研究現(xiàn)狀，并闡述了本課題的研究目的及意義；第二、三部分分別研究了激光開槽填敷RuO2加熱電阻的制