二氧化氮（NO2）气体是一种有害气体，主要由燃烧化石燃料的废气产生。呼吸含有高浓度二氧化氮的空气会刺激人体呼吸系统的气道。据报道，人体短期接触二氧化氮的限值为1 ppm，持续15 分钟。因此，NO2气体的气敏检测对于保护环境和保护人类健康非常重要。

 

然而，传统的气体传感器不能满足高传感响应、高选择性、快速响应-恢复时间和低检测限的要求。三氧化钨 (WO3) 纳米薄膜因其对 NO2 的高气敏响应而受到广泛关注。 WO3 是一种 n 型半导体金属氧化物，具有 (2.6-3.3eV) 的宽带隙，WO3 材料的晶体结构性质与温度有关，在不同温度范围内呈现三斜、单斜、斜方和四方结构。

 

 

最近，三氧化钨（WO3）气体传感器已成功制备用于NO2检测，所制备的传感器对100ppm NO2的最高响应为20.36。 其合成过程如下：首先将500mg WO3粉末与0.4ml无水萜品醇、50mg甲基纤维素和0.2ml甲醇在室温下混合，超声搅拌60分钟，形成均匀的粘稠液体糊状物，然后滴加在清理过的 IDE 设备上使用滴管进行铸造。然后使用退火炉将薄膜在 500°C 下退火 2 小时。在 N2 环境中蒸发有机溶剂和粘合剂以获得良好粘附的 WO3 薄膜。

 

 

首先，使用标准 RCA 程序清洁 2 英寸 p 型（<100> 取向）硅晶片。然后，使用干氧化作为绝缘层生长 200nm SiO2。晶片的脱水在 90°C 下进行 3 分钟。剥离抗蚀剂（LOR）以 300rpm 的速度旋涂在晶圆上 15 秒，然后以 5000 rpm 的速度旋转 45 秒，然后在 150°C 下预烘烤 5 分钟。正性光刻胶 (PPR) S-1813 以 300rpm 旋转 15 秒，然后以 3000rpm 旋转 30 秒，然后在 90°C 下后烘烤 3 分钟，如图（1b）所示。为了从设计的掩模转移 IDE 图案，使用 DSA-EVG620 以 80mJcm-2 的恒定剂量将晶片暴露于紫外线下。之后，图案在显影液 (MF319) 中显影 30 秒，然后使用异丙醇 (IPA) 冲洗并在 N2 气中干燥，如图（1c）所示。使用热蒸发器沉积一层薄薄的 Cr/Au（20 nm/80nm），如图（1d）所示，而 Cr 层在金和 SiO2 之间产生良好的附着力。最后，在剥离技术中，处理后的晶片在 PG 去除溶液中保持 12 小时。去除抗蚀剂，仅保留所需的 Cr/Au 图案。最后，将 WO3 薄膜滴铸在制造的 IDE 结构上。合成了三氧化钨（WO3）气体传感器。

 

总之，三氧化钨 (WO3) 气体传感器已成功制造用于 NO2 检测，WO3 薄膜的表面形貌显示出良好的粗糙度和纳米多孔结构，增强了气体传感性能。将 IDE 设备添加到 WO3 传感器中可提高整体灵敏度并提供极高的响应恢复时间。该传感器在 200°C 的工作温度下对 100ppm NO2 表现出 20.36 的最高感应响应。 WO3 传感器显示出极好的响应恢复时间。 WO3 传感器在 200°C 下显示出 5ppm NO2 气体的检测下限。该合成工艺简单，成本低廉。