对向靶磁控溅射制备WO3薄膜气敏传感器

WO3薄膜气敏传感器是利用三氧化钨(WO3)的半导体气敏性,三氧化钨是一种很有潜力的敏感材料,NOx、H2S、CO、NH3、C2H5OH等多种气体有敏感性;当它暴露于气体中时,从空气中被吸附的氧作为一种电子的受主态处于三氧化钨材料的禁带,表面反应导致了受主态在部分表面覆盖度的变化,从而引起了电导率的变化,达到检测特定气体浓度的效果。

三氧化钨粉末WO3薄膜气敏传感器
 
WO3薄膜气敏传感器的制备方法通常为溶胶凝胶法:首先配制含有钨原子的高度分散均匀的溶液或者溶胶,经后期化学和物理方式处理,在基片表面形成固态的高度均匀分散的薄膜。而一种新型的制备方法为采用对向靶磁控溅射法来制备WO3薄膜气敏传感器,其步骤如下:
1. 将p型单晶硅片依次在浓硫酸、去离子水、丙酮、乙醇中清洗;
2. 将清洗过的单晶硅片放入超高真空对向靶磁控溅射设备中,采用铂为靶材,在氩气为工作气体,用对向靶磁控溅射法在基片上制备叉指铂电极;
3. 采用钨为靶材,在超高真空对靶磁控溅射设备中,在氩气和氧气为工作气体,用对向靶磁控溅射法在有叉指铂电极的基片上制备三氧化钨薄膜;
4. 制备所得三氧化钨薄膜在空气中进行热处理,从而得到WO3薄膜气敏传感器。
 
对向靶磁控溅射法的优势在于制得的薄膜均匀,纯度高,膜与基底附着性好,参数易控制,且对氨灵敏特性好。但是,这种方法对设备和原料的要求较高,导致成本上优势不强,可能更适合实验室制备,而不适宜工业批量生产。
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