CN104569061B - 金属氧化物半导体气体传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种金属氧化物半导体气体传感器及其制备方法，该半导体气体传感器包括：基底；加热层；设置于基底上；功能层，设置于基底上且与加热层绝缘，功能层包括彼此电性连接的信号电极和检测层；其中，检测层包括依次形成于基底上的第一薄膜层和第二薄膜层，第一薄膜层的比表面积小于第二薄膜层的比表面积。本发明提供的半导体气体传感器通过将检测层设置为包括不同比表面积的第一薄膜层和第二薄膜层，比表面积较小的第一薄膜层作为体电阻层以稳定体电阻，防止检测层的体电阻发生漂移，比表面积较大的第二薄膜层作为气体敏感层以检测目标气体，提高了半导体气体传感器的使用寿命，且保证了较高的检测精度。

Description

金属氧化物半导体气体传感器及其制备方法

技术领域

本发明属于电子器件制造技术领域，具体涉及一种半导体气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展，环境的污染问题也越来越严重，例如，汽车尾气中的CO、NO_x、SO_x等有害气体，室内装修中存在的甲醛、甲苯等，煤矿中泄漏的甲烷气体，化工生产中产生的易燃、易爆、毒害性气体等，这些有毒气体对人们的身体健康造成了严重的威胁。为了确保人身安全和防患于未然，人们研制了各种检测方法和检测仪器，其中，气体传感器在家居生活、排放监测、航空、医疗、卫生等领域发挥着重大的作用。

目前气体传感器种类繁多，应用范围广泛，大致可分为半导体式、电化学式、接触燃烧式、固体电解质式和红外线式等。其中半导体传感器因为检测灵敏度高、响应恢复时间短、元件尺寸微小、寿命长、价格低廉而越来越受到人们的重视。尤其是近年来随着微机械加工技术的发展，半导体气体传感器更是向着集成化、智能化方向发展。

半导体气体传感器中通常利用金属氧化物作为敏感材料，通过在其表面吸附气体及表面反应而引起自身电阻的变化，进而监测到目标气体。对于敏感材料而言，其比表面积越大，也更容易吸附目标气体。现有技术中通常利用化学方法制作该敏感材料，例如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、化学水浴沉积法、水热法、热注入法、静电纺丝法、模板法等，制得的敏感材料中比表面积大，化学活性高，可以检测到浓度非常低的目标气体。但是，由于在化学制备过程中容易引入其它杂质或者未完全反应的其它晶相，敏感材料中可能存在空洞或其它缺陷，这些缺陷会进一步导致传感器在长期服役时会发生体电阻的漂移，导致传感器灵敏度下降，进而降低了传感器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氧化物半导体气体传感器，其可以提高传感器的使用寿命。

本发明的目的还在于提供一种金属氧化物半导体气体传感器的制备方法。

为解决上述发明目的之一，本发明提供一种金属氧化物半导体气体传感器，包括：

基底；

加热层；设置于所述基底上；

功能层，设置于所述基底上且与所述加热层绝缘，所述功能层包括彼此电性连接的信号电极和检测层；其中，

所述检测层包括依次形成于所述基底上的第一薄膜层和第二薄膜层，所述第一薄膜层的比表面积小于第二薄膜层的比表面积，所述第一薄膜层为体电阻层，所述第二薄膜层为气体敏感层。

作为本发明的进一步改进，所述加热层和所述功能层设置于所述基底同侧的表面，且所述加热层环绕所述功能层设置。

作为本发明的进一步改进，所述加热层和所述功能层设置于所述基底同侧的表面，且所述加热层和所述功能层之间设置有绝缘层。

作为本发明的进一步改进，所述加热层和所述功能层设置于所述基底两相对侧的表面。

作为本发明的进一步改进，所述第一薄膜层的厚度为50nm~100μm。

作为本发明的进一步改进，所述第二薄膜层的厚度为1nm~100μm。

作为本发明的进一步改进，所述第一薄膜层和第二薄膜层由同种材料或同种类型的半导体材料制得。

作为本发明的进一步改进，所述第一薄膜层和第二薄膜层可以选自N型金属氧化物半导体、或P型金属氧化物半导体、或P、N双性金属氧化物半导体。

作为本发明的进一步改进，所述N型金属氧化物半导体包括MgO、CaO、TiO₂、ZrO₂、V₂O₅、Nb₂O₅、Ta₂O₅、MoO₃、WO₃、ZnO、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、SnO₂；所述P型金属氧化物半导体包括Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、NiO、PdO、Ag₂O、Bi₂O₃、Sb₂O₃、TeO₂；所述P、N双性金属氧化物半导体包括HfO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃、CuO。

作为本发明的进一步改进，所述第二薄膜层的纳米结构包括纳米线、纳米棒、纳米球、纳米片、纳米块、纳米墙、纳米柱中的至少一种。

为解决上述另一发明目的，本发明提供一种金属氧化物半导体气体传感器的制备方法，所述方法包括以下步骤：

在基底上制作加热层；

在所述基底上制作信号电极；

在所述基底上依次用物理气相沉积法形成第一薄膜层和用化学方法形成与所述第一薄膜层电性连接的第二薄膜层，所述第一薄膜层为体电阻层，所述第二薄膜层为气体敏感层；其中，

所述第一薄膜层和第二薄膜层构成与所述信号电极电性连接的检测层，所述检测层与所述信号电极构成与所述加热层绝缘的功能层。

作为本发明的进一步改进，所述物理气相沉积法包括磁控溅射法、热蒸镀法、电子束蒸镀法、激光脉冲沉积法、分子束外延法。

作为本发明的进一步改进，所述化学方法包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、化学水浴沉积法、水热法、热注入法、静电纺丝法、模板法。

与现有技术相比，本发明提供的金属氧化物半导体气体传感器，通过将检测层设置为包括不同比表面积的第一薄膜层和第二薄膜层，比表面积较小的第一薄膜层作为体电阻层以稳定体电阻，防止检测层的体电阻发生漂移，比表面积较大的第二薄膜层作为气体敏感层以检测目标气体，提高了金属氧化物半导体气体传感器的使用寿命，且保证了较高的检测精度。

附图说明

图1是本发明金属氧化物半导体气体传感器第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明金属氧化物半导体气体传感器第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明金属氧化物半导体气体传感器第三实施方式的结构示意图；

图4是本发明金属氧化物半导体气体传感器的制备方法的流程图；

图5是本发明金属氧化物半导体气体传感器的检测层制备方法的实施例一中形成的氧化镍体电阻层的截面电镜图；

图6是本发明金属氧化物半导体气体传感器的检测层制备方法的实施例一中形成的氧化镍体电阻层的表面电镜图；

图7是本发明金属氧化物半导体气体传感器的制备方法的实施例一中相应制得的气体传感器对甲醛气体的响应特性图；

图8是本发明金属氧化物半导体气体传感器的检测层制备方法的实施例二中形成的检测层的截面电镜图；

图9是本发明金属氧化物半导体气体传感器的检测层制备方法的实施例二中形成的检测层的表面电镜图；

图10是本发明金属氧化物半导体气体传感器的检测层制备方法的实施例三中，在检测层中未制备第二薄膜层时，制得的气体传感器对甲醛气体的响应特性图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括结构在示出时除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的结构翻转，则被描述为位于其它单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其它单元或特征“上方”或“之上”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。结构可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。

并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一薄膜层可以被称为第二薄膜层，并且类似地第二薄膜层也可以被称为第一薄膜层，这并不背离本申请的保护范围。

参图1，介绍本发明金属氧化物半导体气体传感器100的第一具体实施方式。在本实施方式中，该半导体气体传感器100包括基底10、加热层20、以及功能层30。

基底10可以是例如选自表面氧化的硅片、玻璃片、石英片、氧化铝陶瓷片、氮化铝陶瓷片、氧化锆陶瓷片、聚酰亚胺薄膜中的一种。加热层20和功能层30设置在基底10上。这里，需要说明的是，基底10通常具有两相背的具有较大表面积的表面用于进行电路布局，而在基底10厚度方向上的侧壁由于限定了较小的面积，故通常被认为不适合电路元件的设置，故若非特殊说明，本实施方式中所提到的“设置在基底上”应当被理解为上述的较大表面，而非基底10的侧壁面。

加热层20和功能层30彼此绝缘。在本发明的一些实施方式中，所说的加热层20可以是指加热电极，加热电极的材质选自金、银、铂、铜、钨、铂金合金、银钯合金、镍铬合金、钼锰合金、氮化钛、氧化钌中的一种。

在本实施方式中，加热层20和功能层30分别设置于基底10的两相对表面，也即，这里利用基底10实现加热层20和功能层30彼此的绝缘。基底10上与功能层30对应的部分的粗糙度被制作为相对于其它部分基底更高，以使功能层30中气敏材料搭建时与基底10之间会形成较为理想的空隙，保证待检测气体可以通过这些空隙流通，也即增加了气敏材料的表面活性位点，提高了传感器的灵敏度和响应速率。

功能层30包括彼此电性连接的信号电极31和检测层32。这里所说的检测层32也即上文中所提到的“气敏材料”。信号电极31的材质可以采用金属，例如Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W中的一种制得，又或者是采用合金薄膜，例如Ni/Cr、Mo/Mn、Cu/Zn、Ag/Pd、Pt/Au、Fe/Co中的一种制得。通常地，一个半导体气体传感器100中至少包括两个信号电极31。

检测层32包括依次形成于基底10上的第一薄膜层321和第二薄膜层322，并且，第一薄膜层321的比表面积小于第二薄膜层322的比表面积。通过在基底10上制作两层具有不同比表面的第一薄膜层321和第二薄膜层322，第一薄膜层321的比表面积较小，可以起到稳定检测层32的体电阻的作用，而第二薄膜层322的比表面积较大，可以保证对目标气体的较好吸附作用。需要说明的是，所说的“依次形成”是指第一薄膜层321相对第二薄膜层322更加邻近基底10，而并非限制第一薄膜层321和第二薄膜层322的制作流程或与彼此与基底10的连接关系。具体地，在本实施方式中，第一薄膜层321直接设置于基底10的一侧表面，第二薄膜层322直接设置于第一薄膜层321上；相应地，加热电极20直接设置于基底10上的另一相对侧的表面。当然，由于第一薄膜层321主要是起到稳定检测层32的电阻的作用，故在一些替换的实施方式中，第二薄膜层322也可以是与第一薄膜层321之间通过设置导电介质（图中未示）实现电性连接。

在具体的结构中，第一薄膜层321为金属氧化物薄膜，第二薄膜层322为具有纳米结构的金属氧化物层。一般地，该第二薄膜层322中形成有例如包括纳米线、纳米棒、纳米球、纳米片、纳米块、纳米墙、纳米柱等纳米结构，第二薄膜层322中可以是仅仅具有上述的纳米结构中的一种，也可以是同时具有上述的纳米结构中的多种。这里所说的“纳米结构”通常是指尺寸介于分子和微米尺度间的物体的结构，也就是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装成的一种体系。

当然，在一些其它的实施例中，根据检测层32材料选用的差异，可以实现对针对性气体的有效检测，一实施例中，例如采用氧化镍功能化碳纳米管或氧化镍，可以实现对甲醛气体的良好检测。

继续参图1，在本实施方式中，第一薄膜层321的厚度为50nm~100μm，第二薄膜层322的厚度为1nm~100μm。第一薄膜层321和第二薄膜层322可以由同种材料或者同种类型的半导体材料制得。这里的“同种类型的半导体”是指第一薄膜层321和第二薄膜层322可以都是由N型金属氧化物半导体、或P型金属氧化物半导体、或P、N双性金属氧化物半导体构成。上述的N型金属氧化物半导体可以是选自MgO、CaO、TiO₂、ZrO₂、V₂O₅、Nb₂O₅、Ta₂O₅、MoO₃、WO₃、ZnO、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、SnO₂中的一种；P型金属氧化物半导体可以是选自Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、NiO、PdO、Ag₂O、Bi₂O₃、Sb₂O₃、TeO₂中的一种；P、N双性金属氧化物半导体可以是选自HfO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃、CuO中的一种。当然，在一些实施方式中，第一薄膜层321和第二薄膜层322也可以是由不同类的半导体材料制得。

参图2，介绍本发明金属氧化物半导体气体传感器100a的第二具体实施方式。在本实施方式中，该半导体气体传感器100a包括基底10a、加热层20a、以及功能层30a。

与第一实施方式不同的是，在本实施方式中，加热层20a和功能层30a都设置于基底10a的同一侧表面上。具体地，加热层20a直接设置于基底10a的一侧表面上，该加热层20a上形成有一绝缘层40a，功能层30a设置于该绝缘层40a之上。也即，通过设置的绝缘层40a实现加热层20a和功能层30a彼此之间的绝缘。

与第一实施方式类似的是，功能层30a包括信号电极31a和检测层32a，检测层32a包括依次设置于绝缘层40a上的第一薄膜层321a和第二薄膜层322a。本实施方式中，关于功能层30a的具体设置可以参考第一实施方式中所述，在此不作赘述。

参图3，介绍本发明金属氧化物半导体气体传感器100b的第三具体实施方式。在本实施方式中，该半导体气体传感器100b包括基底10b、加热层20b、以及功能层30b。

与第一实施方式不同的是，在本实施方式中，加热层20b和功能层30b都设置于基底10a的同一侧表面上，但加热层20b环绕功能层30b设置。通过这样的设置，加热层20b和功能层30b实质上彼此错开布置，以实现彼此之间的绝缘。而通过设置环绕功能层30b的加热层20b，可以对功能层30b提供均匀的热场，并且，由于功能层20b和加热层20b之间并未设置有其它介质（例如第一实施方式中的基底10和第二实施方式中的绝缘层40a），故可以保证加热层20b更高的加热效率，降低传感器的功耗。需要说明的是，这里所说的环绕为“非封闭”式的，以便功能层30b与外部电路电性连接。

与第一实施方式类似的是，功能层30b包括信号电极31b和检测层32b，检测层32b包括依次设置于基底10b上且电性连接两个信号电极31b的第一薄膜层321a和第二薄膜层322a。本实施方式中，关于功能层30a的具体设置可以参考第一实施方式中所述，在此不作赘述。

参图4，介绍本发明金属氧化物半导体气体传感器制造方法的一具体实施方式。在本实施方式中，该方法包括以下步骤：

S1、在基底上制作加热层；

S2、在所述基底上制作信号电极；

S2、在所述基底上依次用物理气相沉积法形成第一薄膜层和用化学方法形成与所述第一薄膜层电性连接的第二薄膜层。

其中，第一薄膜层和第二薄膜层构成与信号电极电性连接的检测层，该检测层与信号电极构成与加热层绝缘的功能层。

这里所说的“物理气相沉积法”包括磁控溅射法、热蒸镀法、电子束蒸镀法、激光脉冲沉积法、分子束外延法等；物理气相沉积一般是在高真空或者超高真空下制备薄膜，制备出的薄膜厚度均匀，表面平整致密无缺陷，故薄膜的质量较高，体电阻比较稳定，可以用于稳定检测层的体电阻。所说的“化学方法”包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、化学水浴沉积法、水热法、热注入法、静电纺丝法、模板法等；化学方法在制备薄膜的过程中会发生多种的化学反应，利用这些化学方法以及晶体生长理论，可以制备出形态各异的纳米结构，例如纳米线、纳米棒、纳米球、纳米片、纳米块、纳米墙、纳米柱等，由这些纳米结构构成的第二薄膜层相对于由物理气相沉积法制得的第一薄膜层具有更大的比表面积，更易吸附大量的目标气体，可以使得检测层对目标气体有较高的检测精度。

特别需要说明的是，区别于本发明各实施方式中所述的“化学方法”，一些本领域中用于薄膜生长的工艺，例如滴涂法等不属于这里所说的“化学方法”之列。以滴涂法为例，其一般是将分散有目标薄膜成分的溶液滴涂在目标表面上，并例如通过烘干等得到形成在目标表面的薄膜层。这种类似的方法过程中并没有发生相关的化学反应，也并不能控制最终形成的薄膜层的纳米结构，故也不能起到控制薄膜层的比表面积的作用。而本发明中所提到的“化学方法”，能根据需要进行反应的调控，使得最终生成的第二薄膜层中生长出大量的纳米结构，进而实现增加第二薄膜层的比表面积的目的。

为了更好地解释本发明，以下介绍金属氧化物半导体气体传感器中检测层制备的一些具体实施例：

实施例一

用磁控溅射法制备氧化镍体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和镀膜功率，使得氧化镍体电阻层的厚度为600nm，得到的氧化镍体电阻层的截面电镜图如图5所示，表面电镜图如图6所示；随后用化学水浴沉积法制备氧化镍纳米墙作为第二薄膜层，控制镀膜时间，使得纳米墙的厚度为1μm，制得检测层为双层结构的甲醛气体传感器。本实施例中的甲醛气体传感器对甲醛气体表现出良好的气敏特性，具体相应特性图如图7所示。

实施例二

用磁控溅射法制备氧化镍体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和镀膜功率，使得氧化镍体电阻层的厚度为350nm；随后用化学水浴沉积法制备氧化镍纳米墙作为第二薄膜层，控制水浴沉积时间，使得纳米墙的厚度为1.5μm，制得检测层为双层结构的甲醛气体传感器，其中，检测层的截面电镜图如图8所示，表面电镜图如图9所示。从图8和图9对比可以看出，位于表层的第二薄膜层相对于第一薄膜层明显具有更大的比表面积。

实施例三

用激光脉冲沉积法制备氧化镍体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和激光功率，使得氧化镍体电阻层的厚度为1μm；随后用静电纺丝法制备氧化镍纳米线作为第二薄膜层，控制纺丝时间，使得纳米线的厚度为50μm，制得检测层为双层结构的甲醛气体传感器。作为与实施例二的对比，在没有设置氧化镍纳米线敏感层时的气体传感器在甲醛气体中的响应如图10所示，仅在高浓度的甲醛气体下有微弱响应。

实施例四

用激光脉冲沉积法制备二氧化锡体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和激光功率，使得二氧化锡体电阻层的厚度为100μm；随后用水热法制备氧化镍纳米球作为第二薄膜层，控制水热反应时间，使得纳米球的厚度为100nm，制得检测层为双层结构的甲烷气体传感器。

实施例五

用电子束蒸镀法制备二氧化锡体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和镀膜功率，使得二氧化锡体电阻层的厚度为20μm；随后用水热法制备二氧化锡纳米棒作为第二薄膜层，控制水热反应时间，使得纳米棒的厚度为500nm，制得检测层为双层结构的一氧化碳气体传感器。

实施例六

用热蒸镀法制备氧化铜体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间，使得氧化铜体电阻层的厚度为5μm；随后用溶胶-凝胶法旋涂一层2nm的氧化锌晶种层并用水热法制备氧化锌纳米柱作为第二薄膜层，控制水热反应时间，使得纳米柱的厚度为1μm，制得检测层为双层结构的硫化氢气体传感器。

实施例七

用分子束外延法制备氧化镓体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间，使得氧化镓体电阻层的厚度为1μm；随后用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米球作为第二薄膜层，控制反应时间，使得纳米球的厚度为100nm，制得检测层为双层结构的氧气气体传感器。

实施例八

用激光脉冲沉积法制备氧化镍体电阻层作为第一薄膜层，控制镀膜时间和激光功率，使得氧化镍体电阻层的厚度为50μm；随后用模板法制备氧化铟纳米柱作为第二薄膜层，控制反应时间，使得纳米柱的厚度为100μm，制得检测层为双层结构的二氧化氮气体传感器。

通过以上的各实施例可以看出，通过对第一薄膜层和第二薄膜层的材质选择，可以制得用于检测多种不同目标气体的气体传感器，并且，通过对第一薄膜层和第二薄膜层制备工艺的选择，可以控制第一薄膜层和第二薄膜层的生长厚度、以及第二薄膜层的具体纳米结构，进而可以针对不同种类的气体传感器针对性地选择合适的工艺方法，以获取较佳的检测层结构。

本发明通过上述实施方式，具有以下有益效果：本发明提供的金属氧化物半导体气体传感器，通过将检测层设置为包括不同比表面积的第一薄膜层和第二薄膜层，比表面积较小的第一薄膜层作为体电阻层以稳定体电阻，防止检测层的体电阻发生漂移，比表面积较大的第二薄膜层作为气体敏感层以检测目标气体，提高了半导体气体传感器的使用寿命，且保证了较高的检测精度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，包括：

基底；

加热层；设置于所述基底上；

功能层，设置于所述基底上且与所述加热层绝缘，所述功能层包括彼此电性连接的信号电极和检测层；其中，

所述检测层包括依次形成于所述基底上的第一薄膜层和第二薄膜层，所述第一薄膜层的比表面积小于第二薄膜层的比表面积，所述第一薄膜层为体电阻层，所述第二薄膜层为气体敏感层。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述加热层和所述功能层设置于所述基底同侧的表面，且所述加热层环绕所述功能层设置。

3.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述加热层和所述功能层设置于所述基底同侧的表面，且所述加热层和所述功能层之间设置有绝缘层。

4.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述加热层和所述功能层设置于所述基底两相对侧的表面。

5.根据权利要求1至4之任意一项所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述第一薄膜层的厚度为50nm~100μm。

6.根据权利要求1至4之任意一项所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述第二薄膜层的厚度为1nm~100μm。

7.根据权利要求1至4之任意一项所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述第一薄膜层和第二薄膜层由同种材料或同种类型的半导体材料制得。

8.根据权利要求7所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述第一薄膜层和第二薄膜层的材质可以选自N型金属氧化物半导体、或P型金属氧化物半导体、或P、N双性金属氧化物半导体。

9.根据权利要求8所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述N型金属氧化物半导体包括MgO、CaO、TiO₂、ZrO₂、V₂O₅、Nb₂O₅、Ta₂O₅、MoO₃、WO₃、ZnO、Al₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、SnO₂；所述P型金属氧化物半导体包括Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、NiO、PdO、Ag₂O、Bi₂O₃、Sb₂O₃、TeO₂；所述P、N双性金属氧化物半导体包括HfO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃、CuO。

10.根据权利要求1至4之任意一项所述的金属氧化物半导体气体传感器，其特征在于，所述第二薄膜层的纳米结构包括纳米线、纳米棒、纳米球、纳米片、纳米块、纳米墙、纳米柱中的至少一种。

11.一种金属氧化物半导体气体传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在基底上制作加热层；

在所述基底上制作信号电极；

在所述基底上依次用物理气相沉积法形成第一薄膜层和用化学方法形成与所述第一薄膜层电性连接的第二薄膜层，所述第一薄膜层为体电阻层，所述第二薄膜层为气体敏感层；其中，

所述第一薄膜层和第二薄膜层构成与所述信号电极电性连接的检测层，所述检测层与所述信号电极构成与所述加热层绝缘的功能层。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述物理气相沉积法包括磁控溅射法、热蒸镀法、电子束蒸镀法、激光脉冲沉积法、分子束外延法。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述化学方法包括溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、化学水浴沉积法、水热法、热注入法、静电纺丝法、模板法。