納米帶氣敏傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣敏傳感器，涉及將危險或有毒氣體硫化氫，氨氣，一氧化碳，甲醛，乙醇等進行檢測的超高靈敏度的α _Μο03半導體氣敏傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，全球工業化的快速進行，人類對地球自然資源的消耗日益增加，對環境的污染也愈發嚴重。人類的生活生產活動中無時無刻不在向大氣中排放各種易燃、易爆、有毒氣體，如硫化氫、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物、甲醛等等。這些氣體造成的污染不僅對氣候和工農業生產安全造成了極大的影響，更是嚴重危害著人類的健康。去年以來國內頻發的大規模霧霾天氣也在提醒著人們環境保護的刻不容緩。而對周圍環境有害氣體濃度變化進行有效監測并公開，也能讓人們規避突發氣體泄漏和污染事件，保護身體健康。氣敏傳感器是傳感器技術的一個重要分支，能夠感知環境中某種氣體及其濃度的一種裝置或器件，它能將與氣體種類和濃度有關的信息轉換成電信號，從而可以進行檢測、監控、分析、報警。近年來，氣敏傳感器廣泛應用于環境監測、防災報警、化學化工等各個行業，也被列入國家高新技術發展的重點。目前的氣體傳感器無論在工藝上，還是在性能上，都不能滿足社會發展的需求，所以研究與開發理想的氣體傳感器已成了當前重要的研究課題之一。
[0003]眾所周知，一定數量的H2S氣體就可能會對人們的身體健康及日常生活造成巨大的破壞，甚至當H2S氣體濃度超過250ppm時，其足以致死。美國政府及工業衛生協會就H2S氣體已制定了相應的安全標準:10ppm。目前，對于H2S等有毒氣體進行檢測的氣敏傳感器主要為阻敏半導體型氣敏傳感器。如白守禮等人研究的用還原氧化石墨烯去修飾三氧化鉬納米帶進而去檢測H2S氣體，盡管改善后靈敏度提高很多，但相較于本發明的自組裝三氧化鉬納米帶略差，且本發明的氣敏響應及回復時間相對其都相對優越。目前已經發明的H2S氣敏傳感器存在適應范圍窄，靈敏度低，響應及恢復時間過長等缺點，除此之外，一些H2S氣敏傳感器甚至對氣敏機理都缺乏詳細而系統的理論調研。
【發明內容】
[0004]鑒于現有技術的以上不足，本發明的目的是獲得一種超高毒性H2S氣敏傳感器，在極低H2S氣體濃度環境中將其快速而靈敏的檢測出，并能在較短的時間內快速回復，為人們的健康及良好的生活環境保駕護航。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術措施是:
[0006]—種自組裝式網格狀α -Μο03納米帶H 2S氣敏傳感器。所述氣敏傳感器所用核心α _Μο03納米帶覆蓋在石英基底上，石英基底的兩端敷設有銅電極；其中，
[0007]網格狀α -Μο03納米帶具有制備過程中自組裝形成的插指型納米帶結構，為100納米的薄膜，；
[0008]銅電極(導電電極)為磁控濺射成成膜均勻有良好的導電性的電極。
[0009]在實際實施時，
[0010]所述網格狀a -MoOjfi米帶是通過電子束氣相沉積的方法獲得。
[0011]所述銅電極由石英基底的兩端沉積了厚度為100納米銅膜電極層構成。
[0012]所述的石英基底可被藍寶石及硅基底替換使應用。
[0013]與現有技術相比，本發明具有的有益效果是:
[0014]本發明提供一種自組裝式網格狀α _Μο03納米帶關于超高毒性H2S氣敏傳感器，所述氣敏傳感器在H2S氣體濃度很低的情況下(低于lppm)都有很高的靈敏度，不僅如此，相對于之前已發明的氣敏傳感器長達幾分鐘的響應時間及恢復時間，本發明10秒左右的響應及恢復時間能夠連續保障人們的身體健康及良好的生活環境。除此之外，3000次的循環測試后氣敏性能仍高達初始的92%，更是表現出優異的穩定性。
[0015]本發明的自組裝式網格狀α-Μο03納米帶關于超高毒性H2S氣敏傳感器結構簡單，制備方法簡單，性能卓越，可以靈敏檢測超高毒性的H2S氣體。同時在較低的氣體濃度lOOppm下對于順3，甲醇，C0，乙醇都有較好的靈敏度及表現出優異的選擇性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例一和實施例二的自組裝式網格狀α _Μο03納米帶關于超高毒性H2s氣敏傳感器的結構示意圖；
[0017]圖2為網格狀α -Μο03納米帶放大5000倍后的掃描電子顯微鏡照片；
[0018]圖3為網格狀α -Μο03納米帶放大20000倍后的掃描電子顯微鏡照片；
[0019]圖4為網格狀α-Μο03納米帶的:a)X射線衍射圖譜。b)透射電子顯微鏡圖譜。c)高分辨率透射電子顯微鏡圖譜。d)區域透射電子顯微鏡圖譜。
[0020]圖5為網格狀α-Μο03納米帶關于超高毒性H 2S氣敏傳感器氣敏性能測量結果對比圖:(al-cl)分別為測試溫度為300K，450K, 600K下對于濃度為l-100ppm超高毒性H2S的響應阻值變化。(a2-c2)分別為測試溫度為300K，450K, 600K下對于濃度為l-100ppm超高毒性H2S的響應靈敏度變化。
[0021]圖6為網格狀α-Μο03納米帶關于超高毒性H2S氣敏傳感器選擇性能對比圖:a)在其他毒性氣體中對于超高毒性氣體H2S的選擇性，b)穩定性及C)對于ι-lOOppm不同濃度超高毒性H2S氣體的響應恢復時間性能測量結果；
[0022]通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。
【具體實施方式】
[0023]本發明涉及一種超高毒性H2S氣敏傳感器，涉及將在極低H2S氣體濃度環境中將其快速而靈敏的檢測出，并能在較短的時間內快速恢復為人們的健康及良好的生活環境保駕護航。依次包括上中下網格狀α-Μο03納米帶、銅電極和石英基底。所述氣敏傳感器，氣敏半導體材料的表面吸附氣體后，表面態及其電子占有情況發生變化，從而導致傳感材料的電導率變化，這種變化就是產生氣敏特性的根源。對于金屬氧化物半導體氣體傳感器而言，氣敏特性簡單來說是半導體化合物跟所接觸的氣體(氧化性或還原性)發生反應而導致電阻值發生變化。本發明所述的自組裝的三氧化鉬納米帶，首先在空氣中會吸收空氣中的氧氣分子，形成氧基團(02，0，02)，通H2S氣體后，結構規整的網格狀α-Μο03納米帶能夠與檢測氣體相互接觸，會使得部分受限電子返回導帶，因而預先吸收的氧基團數量降低，進而使得Μο03的電阻降低。結構規整的網格狀a-MoO3納米帶能使得檢測氣體與傳感器之間更好的接觸，從而有效的提高了氣敏傳感器的靈敏度。
[0024]下面結合附圖詳細介紹本發明的實施例。
[0025]實施例一:
[0026]本實施例的自組裝式網格狀α -Μο03納米帶關于超高毒性H2S氣敏傳感器，磁控濺射的銅薄膜層作為氣敏傳感器的導電電極，網格狀α -Μο03納米帶作為氣敏傳感器的核心氣敏材料，參見圖1，單個所述氣敏傳感器制備在石英基底102上，所述氣敏傳感器依次包括通過電子氣相沉積的網格