铜掺杂硅基氧化钨气敏组件的制备方法

多孔硅基氧化钨气敏材料是由多孔硅为基底担载氧化钨形成的纳米复合半导体材料，其由于比表面积较大和气体扩散通道较多，因此在室温下对氮氧化物气体表现出较好的气敏性能。根据以往的研究表明，掺杂改性是一种能显著改善气敏材组件灵敏度和选择性的有效途径，有望满足室温条件下对氮氧化物气体实现更高性能探测的需求。因此，下面将要介绍的是铜掺杂硅基氧化钨气敏材料的制备方法。其具体步骤如下：

（1）硅基片清洗：将电阻率为0.005〜0.015 Ω.Cm，厚度为400μm，（100）晶向的2寸η型单面抛光的单晶硅片，依次放入丙酮溶剂、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗5—20min，随后放入质量分数为5%的氢氟酸水溶液中浸泡10—30min，再用清水洗净备用。

（2）制备多孔硅：利用双槽电化学腐蚀法在步骤（1）的硅片抛光表面制备多孔硅，所用电解液由质量分数为7%的氢氟酸水溶液，施加的腐蚀电流密度为100—125mA/cm2,腐蚀时间为10〜25min。

（3）溅射氧化钨薄膜：将步骤（2）制备的多孔硅置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室，采用质量纯度99.95%的钨靶材，本体真空度为2—4*10^-4Pa，以质量纯度为99.999%的氩气作为工作气体，以质量纯度为99.999%的氧气作为反应气体，气体流量分别为30—45sccm和5—20sccm，溅射工作压强为1.0—2.0Pa，溅射功率90—110W，溅射时间为5—13min，在硅基多孔硅表面沉积纳米氧化钨薄膜。

（4）溅射铜薄膜：将步骤（3）制备的多孔硅基氧化钨置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室，采用质量纯度99.95%的金属铜靶材，本体真空度为2—4*10^-4Pa，以质量纯度为99.999%的氩气作为工作气体，气体流量为30—45sccm，溅射工作压强为1.0—2.0Pa，溅射功率60—80W，溅射时间为10—120s，在多孔硅基氧化钨薄膜表面沉积铜薄膜。随后将该气敏材料置于程序烧结炉中，于450—500°C空气气氛热处理2—4h，控制升温速率控制在2.5°C/min。

（5）制备气敏组件：将步骤（4）中制得的铜掺杂多孔硅基氧化钨气敏材料置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室。

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