溶胶凝胶制三氧化钨薄膜气敏传感器元件

现代工业中，有机物分解、化石燃料的燃烧及化工业的生产过程中排放的二氧化氮是一种常见的大气污染物，是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质之一，对环境的损害极大。因此对二氧化氮气体传感器元件的研究具有重要的意义和发展前景。

三氧化钨气敏材料由于对二氧化氮、氨气等气体灵敏度高、响应/恢复时间短，且具有易于测量与控制、价格低廉等优点，受到了研究人员的广泛关注。但是n型三氧化钨半导体薄膜气体传感器的工作温度一般在200℃以上，功耗较大，不利于实现气体传感器的集成化和智能化，这就需要研究新的方法使其达到标准。

有学者认为，采用溶胶凝胶法在单晶硅的基底上制备p型三氧化钨薄膜气敏材料，能改善三氧化钨材料对氮氧化物气体的敏感性能，进而实现室温下对氮氧化物气体极低浓度探测，快速的响应/恢复、高选择性、良好恢复性等优异气敏特性的新型低功耗硅基三氧化钨薄膜气敏传感器元件，该元件的制造过程为：

(1)硅片的清洗

将p型100晶向的单面抛光的单晶硅基片放入配好的双氧水：浓硫酸＝1：3清洗液中浸泡40分钟，除去表面有机污染物；去离子水冲洗后放入质量分数5％的氢氟酸水溶液中浸泡20～30分钟，除去表面氧化层；去离子水冲洗后再依次放入丙酮溶剂、无水乙醇、去离子水中分别超声清洗15～20分钟，清洗掉表面的离子及有机物杂质，烘干备用；

(2)溅射铂叉指电极

将清洗并烘干后的p型单晶硅基片置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室中，采用金属铂作为靶材，以氩气作为工作气体，在硅基片的抛光表面溅射形成铂叉指电极；

(3)制备硅基三氧化钨薄膜气敏传感器元件

采用溶胶凝胶旋涂法在溅射有铂叉指电极的硅基片抛光表面沉积三氧化钨薄膜；所用前驱物为六氯化钨与无水乙醇按质量比0.8～1：10配制溶胶，通过匀胶机采用旋涂法将所制备的溶胶均匀地涂到溅射有铂叉指电极的硅基片抛光表面，匀胶次数为2～4次，每次匀胶用量为8～12滴，旋涂速度为2000～3000r/min，旋涂时间为30～60s，然后将匀胶后的制品硅基片置于马弗炉中进行热处理，在硅基片表面制得三氧化钨气敏性薄膜，即得硅基三氧化钨薄膜气敏传感器元件。

通过上述方法制得的三氧化钨薄膜气敏传感器元件可在室温下探测低浓度(0.1ppm)二氧化氮气体，且具有高灵敏度、快速响应/恢复、选择性好、重复性好等优点。

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