溶膠凝膠制三氧化鎢薄膜氣敏感測器元件

現代工業中，有機物分解、化石燃料的燃燒及化工業的生產過程中排放的二氧化氮是一種常見的大氣污染物，是形成酸雨和光化學煙霧的主要物質之一，對環境的損害極大。因此對二氧化氮氣體感測器元件的研究具有重要的意義和發展前景。

三氧化鎢氣敏材料由於對二氧化氮、氨氣等氣體靈敏度高、回應/恢復時間短，且具有易於測量與控制、價格低廉等優點，受到了研究人員的廣泛關注。但是n型三氧化鎢半導體薄膜氣體感測器的工作溫度一般在200℃以上，功耗較大，不利於實現氣體感測器的集成化和智慧化，這就需要研究新的方法使其達到標準。

有學者認為，採用溶膠凝膠法在單晶矽的基底上製備p型三氧化鎢薄膜氣敏材料，能改善三氧化鎢材料對氮氧化物氣體的敏感性能，進而實現室溫下對氮氧化物氣體極低濃度探測，快速的回應/恢復、高選擇性、良好恢復性等優異氣敏特性的新型低功耗矽基三氧化鎢薄膜氣敏感測器元件，該元件的製造過程為：

(1)矽片的清洗

將p型100晶向的單面拋光的單晶矽基片放入配好的雙氧水：濃硫酸＝1：3清洗液中浸泡40分鐘，除去表面有機污染物；去離子水沖洗後放入品質分數5％的氫氟酸水溶液中浸泡20～30分鐘，除去表面氧化層；去離子水沖洗後再依次放入丙酮溶劑、無水乙醇、去離子水中分別超聲清洗15～20分鐘，清洗掉表面的離子及有機物雜質，烘乾備用；

(2)濺射鉑叉指電極

將清洗並烘乾後的p型單晶矽基片置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室中，採用金屬鉑作為靶材，以氬氣作為工作氣體，在矽基片的拋光表面濺射形成鉑叉指電極；

(3)製備矽基三氧化鎢薄膜氣敏感測器元件

採用溶膠凝膠旋塗法在濺射有鉑叉指電極的矽基片拋光表面沉積三氧化鎢薄膜；所用前驅物為六氯化鎢與無水乙醇按品質比0.8～1：10配製溶膠，通過勻膠機採用旋塗法將所製備的溶膠均勻地塗到濺射有鉑叉指電極的矽基片拋光表面，勻膠次數為2～4次，每次勻膠用量為8～12滴，旋塗速度為2000～3000r/min，旋塗時間為30～60s，然後將勻膠後的製品矽基片置於馬弗爐中進行熱處理，在矽基片表面制得三氧化鎢氣敏性薄膜，即得矽基三氧化鎢薄膜氣敏感測器元件。

通過上述方法制得的三氧化鎢薄膜氣敏感測器元件可在室溫下探測低濃度(0.1ppm)二氧化氮氣體，且具有高靈敏度、快速回應/恢復、選擇性好、重複性好等優點。

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