二氧化氮（NO2）氣體是一種有害氣體，主要由燃燒化石燃料的廢氣產生。呼吸含有高濃度二氧化氮的空氣會刺激人體呼吸系統的氣道。據報導，人體短期接觸二氧化氮的限值為1 ppm，持續15 分鐘。因此，NO2氣體的氣敏檢測對於保護環境和保護人類健康非常重要。

 

然而，傳統的氣體傳感器不能滿足高傳感響應、高選擇性、快速響應-恢復時間和低檢測限的要求。三氧化鎢 (WO3) 納米薄膜因其對 NO2 的高氣敏響應而受到廣泛關注。 WO3 是一種 n 型半導體金屬氧化物，具有 (2.6-3.3eV) 的寬帶隙，WO3 材料的晶體結構性質與溫度有關，在不同溫度範圍內呈現三斜、單斜、斜方和四方結構。

 

最近，三氧化鎢（WO3）氣體傳感器已成功製備用於NO2檢測，所製備的傳感器對100ppm NO2的最高響應為20.36。其合成過程如下：

首先將500mg WO3粉末與0.4ml無水萜品醇、50mg甲基纖維素和0.2ml甲醇在室溫下混合，超聲攪拌60分鐘，形成均勻的粘稠液體糊狀物，然後滴加在清理過的 IDE 設備上使用滴管進行鑄造。然後使用退火爐將薄膜在 500°C 下退火 2 小時。在 N2 環境中蒸發有機溶劑和粘合劑以獲得良好粘附的 WO3 薄膜。

 

 

首先，使用標準 RCA 程序清潔 2 英寸 p 型（<100> 取向）矽晶片。然後，使用乾氧化作為絕緣層生長 200nm SiO2。晶片的脫水在 90°C 下進行 3 分鐘。剝離抗蝕劑（LOR）以 300rpm 的速度旋塗在晶圓上 15 秒，然後以 5000 rpm 的速度旋轉 45 秒，然後在 150°C 下預烘烤 5 分鐘。正性光刻膠 (PPR) S-1813 以 300rpm 旋轉 15 秒，然後以 3000rpm 旋轉 30 秒，然後在 90°C 下後烘烤 3 分鐘，如圖（1b）所示。為了從設計的掩模轉移 IDE 圖案，使用 DSA-EVG620 以 80mJcm-2 的恆定劑量將晶片暴露於紫外線下。之後，圖案在顯影液 (MF319) 中顯影 30 秒，然後使用異丙醇 (IPA) 沖洗並在 N2 氣中乾燥，如圖（1c）所示。使用熱蒸發器沉積一層薄薄的 Cr/Au（20 nm/80nm），如圖（1d）所示，而 Cr 層在金和 SiO2 之間產生良好的附著力。最後，在剝離技術中，處理後的晶片在 PG 去除溶液中保持 12 小時。去除抗蝕劑，僅保留所需的 Cr/Au 圖案。最後，將 WO3 薄膜滴鑄在製造的 IDE 結構上。合成了三氧化鎢（WO3）氣體傳感器。

 

總之，三氧化鎢 (WO3) 氣體傳感器已成功製造用於 NO2 檢測，WO3 薄膜的表面形貌顯示出良好的粗糙度和納米多孔結構，增強了氣體傳感性能。將 IDE 設備添加到 WO3 傳感器中可提高整體靈敏度並提供極高的響應恢復時間。該傳感器在 200°C 的工作溫度下對 100ppm NO2 表現出 20.36 的最高感應響應。 WO3 傳感器顯示出極好的響應恢復時間。 WO3 傳感器在 200°C 下顯示出 5ppm NO2 氣體的檢測下限。該合成工藝簡單，成本低廉。