銅摻雜矽基氧化鎢氣敏元件的製備方法

多孔矽基氧化鎢氣敏材料是由多孔矽為基底擔載氧化鎢形成的納米複合半導體材料，其由於比表面積較大和氣體擴散通道較多，因此在室溫下對氮氧化物氣體表現出較好的氣敏性能。根據以往的研究表明，摻雜改性是一種能顯著改善氣敏材元件靈敏度和選擇性的有效途徑，有望滿足室溫條件下對氮氧化物氣體實現更高性能探測的需求。因此，下面將要介紹的是銅摻雜矽基氧化鎢氣敏材料的製備方法。其具體步驟如下：

（1）矽基片清洗：將電阻率為0.005〜0.015 Ω.Cm，厚度為400μm，（100）晶向的2寸η型單面拋光的單晶矽片，依次放入丙酮溶劑、無水乙醇和去離子水中分別超聲清洗5—20min，隨後放入品質分數為5%的氫氟酸水溶液中浸泡10—30min，再用清水洗淨備用。

（2）製備多孔矽：利用雙槽電化學腐蝕法在步驟（1）的矽片拋光表面製備多孔矽，所用電解液由品質分數為7%的氫氟酸水溶液，施加的腐蝕電流密度為100—125mA/cm2,腐蝕時間為10〜25min。

（3）濺射氧化鎢薄膜：將步驟（2）製備的多孔矽置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室，採用品質純度99.95%的鎢靶材，本體真空度為2—4*10^-4Pa，以品質純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，以品質純度為99.999%的氧氣作為反應氣體，氣體流量分別為30—45sccm和5—20sccm，濺射工作壓強為1.0—2.0Pa，濺射功率90—110W，濺射時間為5—13min，在矽基多孔矽表面沉積納米氧化鎢薄膜。

（4）濺射銅薄膜：將步驟（3）製備的多孔矽基氧化鎢置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室，採用品質純度99.95%的金屬銅靶材，本體真空度為2—4*10^-4Pa，以品質純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，氣體流量為30—45sccm，濺射工作壓強為1.0—2.0Pa，濺射功率60—80W，濺射時間為10—120s，在多孔矽基氧化鎢薄膜表面沉積銅薄膜。隨後將該氣敏材料置於程式燒結爐中，於450—500°C空氣氣氛熱處理2—4h，控制升溫速率控制在2.5°C/min。

（5）製備氣敏組件：將步驟（4）中制得的銅摻雜多孔矽基氧化鎢氣敏材料置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室。

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