基于碳納米管的電離式微氣體傳感器的制備與性能研究.pdf

1、氣體離化傳感器通過(guò)加局部高電場(chǎng)，使待測(cè)氣體電離、發(fā)生放電來(lái)進(jìn)行對(duì)氣體的檢測(cè)。不同的氣體具有不同的擊穿電壓。利用這一指紋特性，電離式氣體傳感器可以識(shí)別氣體的種類。與吸附式傳感器相比，離化式傳感器不受被測(cè)氣體化學(xué)吸附性的影響，并且具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，恢復(fù)時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)。 本文提出了一種將MEMS加工方法與碳納米管薄膜沉積相集成的、基于電離原理的微氣體傳感器： 1) 應(yīng)用了氣體電離檢測(cè)方法，不再受被測(cè)氣體化學(xué)吸附性的影響，

2、具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，恢復(fù)時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)； 2) 應(yīng)用了碳納米管作為電極功能材料，發(fā)揮了碳納米管的一維結(jié)構(gòu)、場(chǎng)發(fā)射性能和負(fù)電子親合勢(shì)等優(yōu)越性，進(jìn)一步增強(qiáng)了離化電場(chǎng)，降低了器件的工作電壓。 3) 在離化器件中引入了介電阻擋層（DBD）結(jié)構(gòu)，對(duì)擊穿時(shí)電荷的增長(zhǎng)、放電電流的突變進(jìn)行了有效的控制，減小了氣體擊穿對(duì)器件壽命的影響。 4)總結(jié)了一套使用電泳電鍍相結(jié)合的方法沉積鎳－碳納米管復(fù)合薄膜的方法，作為的制備和研究此傳

3、感器的基礎(chǔ)。與絲網(wǎng)印刷、混合電鍍、電泳等方法相比，鎳－碳納米管復(fù)合薄膜密度可控、排布均勻、表面平整，并且具有較小的表面電阻、較好的場(chǎng)發(fā)射性能，更易與MEMS加工方法結(jié)合； 5) 設(shè)計(jì)并加工實(shí)現(xiàn)了兩種微電極系統(tǒng)電離式氣體傳感器。綜合了MEMS加工方法和碳納米管復(fù)合薄膜沉積方法，大幅減小了器件結(jié)構(gòu)中陰陽(yáng)兩極間距，增強(qiáng)了離化電場(chǎng)，使空氣等8種氣體的擊穿電壓降至36V以下，成功在低于人體工程學(xué)安全電壓的條件下，應(yīng)用氣體擊穿電壓的指紋特性