CN102655401A - 一种表面波no2气体传感器敏感薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，该方法是在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，形成敏感薄膜。该敏感薄膜可以采用热蒸发或者磁控溅射方式制作，通过热处理后得到的薄膜对NO2具有强的敏感性和高的选择性。利用本发明，采用金属碲敏感膜可以提高声表面波NO2气体传感器的灵敏度及选择性。此方法制作的声表面波传感器件稳定，易于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及传感器制作领域，特别是一种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法。
背景技术
声表面波(SAW)是一种沿弹性基体表面传播的声波，由于声表面波在介质表面进行换能和传播，所以信息的注入、提取、处理都可方便地实现。
声表面波传感器问世于上世纪70年代，它是传感器的后起之秀。声表面波气体传感器的基本原理是通过声表面波器件表面所覆盖的敏感膜对待侧气体的吸附引起声表面波传感器速度的变化，从而改变声表面波振荡器的振荡频率，以此来实现对气体的监控和测量。
与其他类型的传感器相比，声表面波气体传感器有很多优良的特性，具有体积小、重量轻、精度高、分辨率高、抗干扰能力强、灵敏度高、有效检测范围线性好等特点，可以利用集成电路中的平面制作工艺，能够实现微型化和集成化，适于低成本、大批量生产。
敏感膜是SAW气体传感器最直接的敏感部分，一般不同种类的化学气体需要使用各种不同材料的薄膜。较好选择性的敏感薄膜能在混合气体中只吸附待测气体，屏蔽其他气体。可见对气体的选择性吸附是对敏感薄膜的最基本要求。薄膜对气体的选择性也决定了SAW气体传感器的选择性，敏感膜的选择直接决定了传感器的好坏。
目前制约声表面波NO2气体传感器性能的主要瓶颈就是气体敏感膜的制备及性能，主要体现在敏感膜对气体的灵敏度及选择性不尽人意，同时要求敏感膜对NO2气体具有强的吸附、解吸附特性，而且对气体响应时间和回复时间要短。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，该方法是在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，形成敏感薄膜。
上述方案中，所述敏感薄膜以非金属碲为敏感膜材料。
上述方案中，所述敏感薄膜的厚度随声表面波器件频率而变化，范围在10nm-5000nm之间。
上述方案中，所述在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，采用热蒸发或者磁控溅射方式。
上述方案中，该方法在沉积非金属碲之后还包括：对沉积非金属碲薄膜进行热处理使膜钝化。
(三)有益效果
本发明提供的这种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，采用金属碲敏感膜可以提高声表面波NO2气体传感器的灵敏度及选择性。此方法制作的声表面波传感器件稳定，易于批量生产。
附图说明
图1为采用本发明提供的方法制备的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的示意图；
其中，1为SiO2、LiNbO3或LiTaO3等压电薄膜，2为Al或Au等换能器薄膜，3为碲敏感膜，膜厚范围在10nm-5000nm之间。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，是在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，形成敏感薄膜。如图1所示，图1为采用本发明提供的方法制备的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的示意图。
采用本发明提供的方法制备的表面波NO2气体传感器敏感薄膜，以非金属碲为敏感膜材料，厚度随声表面波器件频率而变化，范围在10nm-5000nm之间。
其中，在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，采用热蒸发或者磁控溅射方式，其中热蒸发采用常规热蒸发即可；磁控溅射方式的具体工艺条件为：溅射电压300-450v，Ar气分压3×10-4Pa至5×10-4Pa，电流1至2A。
该方法在沉积非金属碲之后还包括：对沉积非金属碲薄膜进行200℃-300℃加热使膜钝化，通过热处理后得到的薄膜对NO2具有强的敏感性和高的选择性。
实施例
在350MHz声表面波的延迟线进行套刻，把传播路径裸露出来，其余部分掩盖后，采用磁控溅射方式(磁控溅射工艺：溅射电压300-450v，Ar气分压3×10-4Pa至5×10-4Pa，电流1至2A)在传播路径上沉积200nm的Te膜。再将器件200℃-300℃加热(使膜钝化)后得到传感器芯片，此芯片对NO2具有敏感性，将芯片和外围电路匹配后可以制成声表面波NO2传感器。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，其特征在于，该方法是在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，形成敏感薄膜。
2.根据权利要求1所述的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，其特征在于，所述敏感薄膜以非金属碲为敏感膜材料。
3.根据权利要求1所述的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，其特征在于，所述敏感薄膜的厚度随声表面波器件频率而变化，范围在10nm-5000nm之间。
4.根据权利要求1所述的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，其特征在于，所述在表面波延迟线的传播路径或声表面波谐振器上沉积非金属碲，采用热蒸发或者磁控溅射方式。
5.根据权利要求1所述的表面波NO2气体传感器敏感薄膜的制备方法，其特征在于，该方法在沉积非金属碲之后还包括：对沉积非金属碲薄膜进行热处理使膜钝化。
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