專利名稱：檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法，屬于傳感器技術和半導體傳感器制造領域。
眾所周知，二氧化氮是主要的大氣污染氣體。由于濃度低，普通的半導體傳感器很難測到。目前檢測低濃度二氧化氮，通常采用色譜等大型儀器分析方法，其精度雖很高，但速度慢，不能現場檢測，而且成本高。采用半導體傳感器檢測氣體簡便、快速、廉價，但是一般的敏感材料對低濃度二氧化氮敏感度很低，無法檢測低濃度的二氧化氮氣體。
本發(fā)明的一種檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法，其特征在于，采用超聲噴霧熱解法在已加工好的金電極和氧化釕電阻加熱層的氧化鋁襯底上制備銦錫氧化物薄膜(ITO)而制成的二氧化氮氣體傳感器氣敏元件。
超聲噴霧熱解法是將石英襯底置于管式爐內，利用超聲振蕩器使反應液霧化，由氮氣作為載氣，將霧化的反應液帶入管式爐內，管式爐內的溫度為250-350℃，載氣流速為7-9升/分，霧化的反應液由噴嘴噴向石英襯底。
反應液的制備方法為首先將分析純的金屬銦溶解在1mol/l的硝酸中，形成硝酸銦溶液，再加入四氯化錫，加入量控制在Sn∶In＝5∶100摩爾比，將配好的溶液用去離子水稀釋至0.1mol/l，，即為反應液。
所述的石英襯底，其兩端設置有金電極，在其背面設置有氧化釕電阻加熱層，其制備方法是在石英襯底上先用金漿在襯底正反兩面的兩端各畫一條橫線，共有四條，在950℃溫度下燒結10分鐘，形成四條金電極；在襯底背面印刷上氧化釕漿料，在600℃溫度下燒結30分鐘，形成氧化釕電阻加熱層。
本發(fā)明方法制成的半導體傳感器氣敏元件的優(yōu)點和效果是，可以檢測到低濃度二氧化氮氣體。該傳感器氣敏元件可應用在汽車電子化、環(huán)境污染和氣體分析等領域。
本發(fā)明具有銦錫氧化物(ITO)薄膜的氣體傳感器氣敏元件，其對二氧化氮氣體的靈敏度可由圖3的靈敏度-NO2濃度的曲線圖中顯示出。
本發(fā)明的氣體傳感器具有結構簡單、工藝簡便、成本低廉等優(yōu)點。并且使用方便，可快速檢測。特別可在低濃度二氧化氮氣體環(huán)境中使用、其靈敏度較高。
圖3為本發(fā)明的氣體傳感器氣敏元件對二氧化氮的靈敏度曲線(氧化釕工作溫度為200℃)。
石英襯底2其兩端設置有金電極，在石英襯底的背面設置有氧化釕電阻加熱層，其制備方法是在石英襯底上先用金漿在襯底正反兩面的兩端各畫一條橫線，共有四條，在950℃溫度下燒結10分鐘，形成四條金電極；在襯底背面印刷上氧化釕漿料，在600℃溫度下燒結30分鐘，形成氧化釕電阻加熱層。最終制得氣體傳感器氣敏元件。如圖2所示，圖2中，2表示石英襯底，21表示金電極，22表示ITO薄膜，23表示氧化釕加熱層。
該半導體傳感器氣敏元件在實際使用時，即在含有微量二氧化氮環(huán)境中進行檢測時，由于氣敏元件上的ITO薄膜敏感層的電性能發(fā)生了變化，因此通過測量電阻大小就可得知環(huán)境中二氧化氮氣體的濃度。在工作時還必需通過金電極輸入直流電壓，使氧化釕電阻加熱層處于200℃的工作溫度下，使傳感器能正常工作。
權利要求
1.一種檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法，其特征在于，采用超聲噴霧熱解法在已加工好的金電極和氧化釕電阻加熱層的氧化鋁襯底上制備銦錫氧化物薄膜，而制成的二氧化氮氣體傳感器氣敏元件；超聲噴霧熱解法是將石英襯底置于管式爐內，利用超聲振蕩器使反應液霧化，由氮氣作為載氣，將霧化的反應液帶入管式爐內，管式爐內的溫度為250-350℃，載氣流速為7-9升/分，霧化的反應液由噴嘴噴向石英襯底；反應液的制備方法為首先將分析純的金屬銦溶解在1mol/l的硝酸中，形成硝酸銦溶液，再加入四氯化錫，加入量控制在Sn∶In＝5∶100摩爾比，將配好的溶液用去離子水稀釋至0.1mol/l，，即為反應液。
2.根據權利要求1所述的一種檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法，其特征在于，所述的石英襯底的兩端設置有金電極，在石英襯底的背面設置有氧化釕電阻加熱層，其制備方法是在石英襯底上先用金漿在襯底正反兩面的兩端各畫一條橫線，共有四條，在950℃溫度下燒結10分鐘，形成四條金電極；在襯底背面印刷上氧化釕漿料，在600℃溫度下燒結30分鐘，形成氧化釕電阻加熱層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種檢測二氧化氮的半導體傳感器氣敏元件的制造方法，其特征在于，采用超聲噴霧熱解法在已加工好金電極和氧化釕電阻加熱層的石英襯底上制備銦錫氧化物薄膜，而制成的二氧化氮氣體傳感器氣敏元件；超聲噴霧熱解法是將石英襯底置于管式爐內，利用超聲振蕩器使反應液霧化，由氮氣作為載氣，將霧化的反應液帶入管式爐內，霧化的反應液由噴嘴噴向石英襯底；反應液的制備方法為首先將反析純的金屬銦溶解在1mol/l的硝酸中，形成硝酸銦溶液，再加入四氯化錫，加入量控制在Sn∶In＝5∶100摩爾比，將配好的溶液用去離子水稀釋至0.1mol/l，，即為反應液。本發(fā)明的傳感器氣敏元件能對二氧化氮氣體在0.1ppm至5ppm濃度范圍內均有良好的傳感性。該傳感器工藝簡單、靈敏度較高，并且使用方便。
文檔編號H01L49/00GK1424779SQ0216070
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權日2002年12月31日
發(fā)明者焦正, 吳明紅, 顧建中, 俎建華 申請人:上海大學