對向靶磁控濺射製備WO3薄膜氣敏感測器

WO3薄膜氣敏感測器是利用三氧化鎢(WO3)的半導體氣敏性,三氧化鎢是一種很有潛力的敏感材料,NOx、H2S、CO、NH3、C2H5OH等多種氣體有敏感性;當它暴露于氣體中時,從空氣中被吸附的氧作為一種電子的受主態處於三氧化鎢材料的禁帶,表面反應導致了受主態在部分表面覆蓋度的變化,從而引起了電導率的變化,達到檢測特定氣體濃度的效果。

三氧化鎢粉末WO3薄膜氣敏感測器
 
WO3薄膜氣敏感測器的製備方法通常為溶膠凝膠法:首先配製含有鎢原子的高度分散均勻的溶液或者溶膠,經後期化學和物理方式處理,在基片表面形成固態的高度均勻分散的薄膜。而一種新型的製備方法為採用對向靶磁控濺射法來製備WO3薄膜氣敏感測器,其步驟如下:
1. 將p型單晶矽片依次在濃硫酸、去離子水、丙酮、乙醇中清洗;
2. 將清洗過的單晶矽片放入超高真空對向靶磁控濺射設備中,採用鉑為靶材,在氬氣為工作氣體,用對向靶磁控濺射法在基片上製備叉指鉑電極;
3. 採用鎢為靶材,在超高真空對靶磁控濺射設備中,在氬氣和氧氣為工作氣體,用對向靶磁控濺射法在有叉指鉑電極的基片上製備三氧化鎢薄膜;
4. 製備所得三氧化鎢薄膜在空氣中進行熱處理,從而得到WO3薄膜氣敏感測器。
 
對向靶磁控濺射法的優勢在於制得的薄膜均勻,純度高,膜與基底附著性好,參數易控制,且對氨靈敏特性好。但是,這種方法對設備和原料的要求較高,導致成本上優勢不強,可能更適合實驗室製備,而不適宜工業批量生產。
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