CN109283227A - 化学稳健的微型气体传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“化学稳健的微型气体传感器”。本发明提供了一种微型气体感测设备，所述微型气体感测设备包括嵌有多个第一加热元件的基于硅的基板。多个电极设置在所述基于硅的基板上。气体感测层覆盖所述电极。多孔或中孔吸附剂层选择性地过滤气体混合物中除目标气体之外的组分，并且允许所述目标气体到达所述气体感测层。所述第一加热元件可操作以周期性地再生至少所述气体感测层的感测能力。
Description
本申请根据美国法典第35篇第119条要求提交于2017年7月21日的美国临时专利申请62/535,788的优先权权益，该申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及传感器，并且更特别地涉及化学稳健的微型气体传感器。
背景技术
用于消费电子产品的微型气体传感器代表技术类别，该技术类别可在诸如例如环境和健康监测、智能家居和物联网(IoT)等应用中实现即将到来的特征和/或产品。金属氧化物(MOX)气体传感器是由于它们的小尺寸、低功率消耗、与半导体制造工艺的相容性以及相对简单的架构而与消费电子设备集成的最有希望的技术之一。然而，金属氧化物传感器中的传感器材料的化学中毒和失活可导致基线电阻和灵敏度两者的漂移。这可能导致非常不准确的感测性能以及甚至过早的设备故障。此类漂移和故障模式基于操作环境和周围环境而有所不同；从而让全球预测软件对漂移的补偿非常困难。来自环境的各种化学物质，包括硅氧烷、硫酸盐、氯化物和磷酸盐在内，已被鉴定为高风险毒物。此外，湿气(例如水蒸汽)可为能够降低金属氧化物传感器精度的主要干扰物质。化学中毒和传感器漂移对微型气体传感器的大规模市场采用构成巨大挑战。
生产耐化学中毒和干扰物质的化学稳健的微型气体传感器提高了传感器的长期稳定性和寿命并且促进微型气体传感器的大规模市场采用。
附图说明
本主题技术的一些特征在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干实施方案。
图1是示出根据本主题技术的一个或多个方面的微型气体感测设备的示例的示意图。
图2是示出根据本主题技术的一个或多个方面被封入壳体中的微型气体感测设备的示例的示意图。
图3A-图3B是示出根据本主题技术的一个或多个方面被封入壳体中的微型气体感测设备的示例的俯视图和横截面示意图。
图4是示出根据本主题技术的一个或多个方面的图1和图3B的微型气体感测设备的操作方法的流程图。
图5是示出根据本主题技术的一个或多个方面的图2的微型气体感测设备的操作方法的流程图。
图6是示出示例性无线通信设备的框图，本主题技术的一个或多个微型气体传感器可被集成在该无线通信设备中。
具体实施方式
下面示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体的细节旨在提供对本主题技术的透彻理解。然而，本主题技术不限于本文所述的具体细节，并且可在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实践。在一些情况下，以框图形式示出了结构和部件，以便避免使本主题技术的概念模糊。
在本主题技术的一个或多个方面，提供了生产强健的微型气体传感器的解决方案。本主题技术的气体传感器包括有利的特征，诸如改善的稳定性、增强的耐中毒性和减少的信号干扰。所公开的解决方案可用于在诸如智能家居、物联网(IoT)等应用中以及其他应用中长期实施环境和健康感测以及危险气体物质检测。本主题技术允许从进入气体流中去除化学毒性和干扰物质，以增强传感器的耐毒性和稳定性，从而导致随着时间推移而降低的信号漂移。
图1是示出根据本主题技术的一个或多个方面的微型气体感测设备100的示例的示意图。微型气体感测设备100(下文称为“气体传感器100”)包括基板110、多个加热元件112(也称为第一加热元件)、多个电极120、气体感测层130和中孔吸附剂层140。气体传感器100能够感测被称为目标气体150的多种气体。在一些具体实施中，气体传感器100能够感测目标气体150，诸如臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)，二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和挥发性有机化合物(VOC)。在其他具体实施中，气体传感器100可被配置为感测其他目标气体。气体传感器100的优点之一在于，其可选择性地过滤气体混合物中除目标气体150以外的组分，所述组分被称为非期望物质160，并且允许目标气体150到达气体感测层130。非期望物质160可包括任何中毒物质，诸如例如硅氧烷、硫酸盐、磷酸盐和氯化物和/或干扰物质诸如水蒸汽。如果未通过气体传感器100过滤(例如，去除)，则这些非期望物质可能使传感器100的操作瘫痪或不利地干扰传感器的操作。例如，非期望物质160可造成错误的测量或以其他方式降低传感器100的精度。
在一些具体实施中，基板110是基于硅的基板，也称为基于硅的膜，但是可使用适用于整合到特定应用中的其他膜材料。基板110可包括加热元件112作为嵌入式元件，诸如微机电系统(MEMS)热板。在一些具体实施中，加热元件112可包括与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺相容并且具有高熔点(例如，2950℃)的氮化钛，但可使用其他合适的金属。加热元件112可独立地控制(例如，通过微控制器或一般处理器)并且可用于调节气体感测层130的温度。在一些方面，微控制器或一般处理器可在主机设备诸如智能电话或智能手表中，气体传感器100集成在该主机设备中。在一些方面，加热元件112可用于再生气体感测层130的感测能力。
在一些具体实施中，电极120可由金属诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、石墨(C)、钛(Ti)、金(Au)或其他合适的金属、合金或化合物制成。电极120可以例如具有合适尺寸和居间距离的多个条的形式镀覆在基板上。
在一些具体实施中，气体感测层130由金属氧化物制成，例如颗粒状金属氧化物半导体材料，包括二氧化锡(SnO2)、三氧化钨(WO3)、氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO2)，或这些或其他材料的任何二元组合。气体感测层130可检测目标气体150并将目标气体150的浓度转换为电阻。气体感测层130形成在电极120上，该电极能够感测与目标气体浓度成比例的电阻。
吸附剂层140(下文称为“吸附剂层140”)设置在气体感测层130上方并基本上覆盖气体感测层130。在一些具体实施中，吸附剂层140包含中孔二氧化硅、硅胶、活性二氧化硅、沸石、金属有机骨架或其他合适的材料。在一个或多个具体实施中，吸附剂层140可以是厚度为几百纳米至几微米的薄层，例如在约0.2μm-3μm的范围内。在其他具体实施中，吸附剂层140的厚度可在约0.1μm-5μm的范围内。吸附剂层140可选择性地过滤(例如，去除)气体混合物中除目标气体150之外的非期望组分(例如，物质)并且包括允许目标气体150到达气体感测层130的孔。非期望物质160可包括任何中毒物质，诸如例如硅氧烷、硫酸盐、磷酸盐和氯化物和/或干扰物质诸如水蒸汽。不期望的物质160可通过吸附剂层140吸附，并且随后可经由本文更详细地讨论的再生操作从吸附剂层140中释放。在一些具体实施中，吸附剂层140可包括多孔或中孔吸附材料，该多孔吸附材料可吸收气体混合物中除目标气体150以外的非期望组分(例如，物质)，并随后响应于再生操作而释放所述非期望组分。
图2是示出根据本主题技术的一个或多个方面被封入壳体220中的微型气体感测设备200的示例的示意图。微型气体感测设备200(下文称为“气体传感器200”)包括基板110、第一加热元件112、电极120、气体感测层130、壳体220和多孔/中孔吸附剂层240。对基板110、第一加热元件112、电极120和气体感测层130的结构和操作的描述如上文关于图1的气体传感器100所述，并且为了简明而在此处略过。吸附剂层240的结构和操作类似于上文关于图1所述的吸附剂层140的结构和操作。
壳体220可由与基板110相同的材料(例如，基于硅的材料)或任何其他合适的材料制成。壳体220具有平行于基板110的平面的顶侧222和附接至基板110的侧壁。在一些具体实施中，基板110和壳体220可由基于硅的材料通过使用集成电路(IC)制造技术如图案化和蚀刻而构建，并且粘结在一起。在一些方面，壳体220包括顶侧222中的多个孔(开口)224。吸附剂层240在壳体220的顶侧222的顶(外)表面上方形成。
吸附剂层240可例如通过液相沉积，以及通过使用可提供液相吸附剂沉积的结构支撑的牺牲层242来形成。牺牲层242的示例包括滤纸、棉花或Gore-Tex膜(例如，由聚四氟乙烯制成)。吸附剂层240能够吸附不期望的物质160并且允许目标气体150通过孔224进入壳体。在一些具体实施中，壳体220能够将壳体的气体内容物与外部空气热隔绝，并且允许壳体内的温度升至合适的温度。在一些具体实施中，壳体220包括嵌入壳体220的顶侧222中的第二加热元件226(例如，MEMS热板)。第二加热元件226的结构和操作可类似于第一加热元件112。第二加热元件226可用于调节吸附剂层240的温度和/或再生，如下所述。
图3A-图3B是示出根据本主题技术的一个或多个方面被封入壳体320中的微型气体感测设备300B的示例的俯视图300A和示意图。图3A中所示的俯视图300A对应于图3B中所示的微型气体感测设备300B(下文称为“气体传感器300B”)。俯视图300A包括下面将关于图3B描述的壳体320和吸附剂层340。
如图3B中所示的气体传感器300B的示意图是跨图3A的AA’的横剖视图。气体传感器300B包括基板110、第一加热元件112、壳体320、电极332、气体感测层330、和吸附剂层340(下文称为“吸附剂层340”)。对基板110和第一加热元件112的结构和操作的描述如上文关于图1的气体传感器100所述，并且为了简明而在此处略过。吸附剂层340的结构和操作类似于上文关于图1所述的吸附剂层140的结构和操作，不同之处在于吸附剂层340围绕壳体320的侧壁与基板110的接合部(界面)形成。在一些具体实施中，吸附剂层340设置在壳体的一个或多个侧壁上所述侧壁与基板110的接合部处的一个或多个开口324上方。
气体感测层330和电极332的结构和操作类似于上文关于图1所述的吸附剂层140的结构和操作，不同之处在于气体传感器300B、气体感测层330和电极332在壳体320的面向基板110的第一侧(例如，顶侧)322的第一表面(内表面)上方构建。
在一些具体实施中，壳体320为包括硅盖的MEMS结构。壳体320包括附接至基板110的侧壁。在一些具体实施中，MEMS结构与电极(例如，交叉指)332集成，感测层330在壳体320的顶侧322的第一表面上形成(例如，沉积)，并且侧向凹口(例如，开口324)在侧壁上形成以用作气体交换部(例如，通过吸附剂层340)。然后将MEMS结构粘合(例如，晶片粘合)至基板110。壳体320可提供壳体320的气体内容物与外部空气的热隔绝。壳体320还可保护气体感测层330不受外部世界的影响，并且到达传感器的任何气体必须穿过吸附剂层340。在上述具体实施中，当第一加热元件112接通时，壳体320可保持足以再生气体传感器层330的感测能力的高温。在一些具体实施中，壳体320的第一(顶部)侧322可具有嵌入的第二加热元件326，所述第二加热元件在功能上和结构上类似于如上文相对于图1所述的第一加热元件112，并且可用于调节气体感测层330的温度。
在一些方面，第一加热元件112和第二加热元件326可用于执行同时吸附和感测操作，以及如下文更详细地描述的气体传感器300B的吸附和感测能力的再生。在一个或多个具体实施中，第一加热元件112和第二加热元件326可例如由例如主机设备(诸如智能电话或智能手表)的微控制器或处理器同时或独立地控制。
图4是示出根据本主题技术的一个或多个方面的图1和图3B的微型气体感测设备100和300B的操作方法400的流程图。方法400包括操作410和420。在操作410中，图1和图3B的第一加热元件112和图3B的第二加热元件326(如果存在的话)被设置为低模式以执行吸附和感测操作。在吸附操作中，图1的吸附剂层140或图3B的吸附剂层340从气体混合物中去除不期望的物质(例如，图1或图3B的160)，并且图1的气体感测层130或图3B的气体感测层330准备好要感测图1或图3B的目标气体150并将该目标气体的浓度转换成电阻信号。
在操作420中，将第一加热元件112和第二加热元件326(当存在时)设置为高模式以执行再生操作。在再生操作中，吸附剂层140和340的吸附能力以及气体传感器层130和330的感测能力通过高温(例如，几百摄氏度，例如在约100摄氏度至600摄氏度的范围内)再生。
图5是示出根据本主题技术的一个或多个方面的图2的微型气体感测设备200的操作方法500的流程图。方法500包括操作510、520、530和540。在操作510中，将图2的第二加热元件226设置为关闭模式以执行毒物去除操作。在毒物去除操作中，图2的吸附剂层240过滤如上文关于图1所述的非期望物质160。在操作520中，将第一加热元件112设置为接通模式(例如，几百摄氏度的高温)来执行感测操作。在感测操作中，图2的气体感测层130将图2的目标气体150转换成如上文关于图1所述的电阻值(电信号)。
在操作530中，将第二加热元件226设置为接通模式以执行吸附再生操作。在吸附再生操作中，由吸附剂层240吸附的非期望物质160被分解并且吸附剂层240的吸附能力如上文关于图1所述再生。
在操作540中，将第一加热元件112设置为静止模式(例如，低温，诸如室温)以执行感测再生操作。在感测再生操作中，由图2的气体感测层130吸附的气体被解吸并分解，并且气体感测层130的感测能力再生。
图6是示出示例性无线通信设备的框图，本主题技术的一个或多个微型气体传感器可在该无线通信设备中实施。无线通信设备600可包括射频(RF)天线610、接收器620、发射器630、基带处理模块640、存储器650、处理器660、本地振荡器发生器(LOGEN)670和一个或多个传感器680。在本主题技术的各种实施方案中，图6中描绘的框中的一者或多者可集成在一个或多个半导体基板上。例如，框620-670可在单个芯片或单个片上系统中实现，或者可在多芯片的芯片组中实现。
接收器620可包括可操作以接收和处理来自RF天线610的信号的合适逻辑电路和/或代码。例如，接收器620可操作以放大和/或降频转换所接收的无线信号。在本主题技术的各种实施方案中，接收器620可操作以取消接收信号中的噪声并且可在宽泛的频率范围内呈线性。以此方式，接收器620可适于根据多种无线标准、Wi-Fi、WiMAX、蓝牙和各种蜂窝标准来接收信号。在本主题技术的各种实施方案中，接收器620可能不需要任何声表面滤波器(SAW filter)，并且很少或没有芯片外的分立部件，诸如大电容器和电感器。
发射器630可包括可操作以处理和传输来自RF天线610的信号的合适逻辑电路和/或代码。发射器630可例如可操作以将基带信号升频转换成RF信号并放大RF信号。在本主题技术的各种实施方案中，发射器630可操作以升频转换和放大根据多种无线标准处理的基带信号。此类标准的示例可包括Wi-Fi、WiMAX、蓝牙和各种蜂窝标准。在本主题技术的各种实施方案中，发射器630可操作以提供信号来通过一个或多个功率放大器进一步放大。
双工器612可在传输带中提供隔离以避免接收器620的饱和或对接收器620的各部分的损坏，并放松接收器620的一个或多个设计要求。此外，双工器612可衰减接收频带中的噪音。双工器可在各种无线标准的多个频带中操作。
基带处理模块640可包括可操作以执行基带信号的处理的合适逻辑、电路、接口和/或代码。基带处理模块640可例如分析接收信号，并且生成用于配置无线通信设备600的各种部件如接收器620的控制和/或反馈信号。基带处理模块640可操作以根据一个或多个无线标准编码、解码、转码、调制、解调、加密、解密、加扰、解扰和/或以其他方式处理数据。
处理器660可包括可启用无线通信设备600的处理数据和/或控制操作的合适逻辑、电路和/或代码。就此而言，处理器660可被启用以向无线通信设备600的各个其他部分提供控制信号。处理器660还可控制无线通信设备600的各个部分之间的数据传输。另外，处理器660可启用操作系统的实施或以其他方式执行代码来管理无线通信设备600的操作。在一些方面，处理器660可例如通过控制加热元件(例如，图1的112和/或图2的226)，来部分地或完全地执行图4和图5的方法400和500中所述的操作。
存储器650可包括可启用各类型信息(诸如接收数据、生成数据、代码和/或配置信息)的存储的合适逻辑、电路和/或代码。存储器650可包括例如RAM、ROM、闪存和/或磁性存储器。在本主题技术的各种实施方案中，存储在存储器650中的信息可用于配置接收器620和/或基带处理模块640。在一些实施方案中，存储器650可存储例如由附接至图1和图2的气体传感器130的电极120感测的电阻值。
本地振荡器发生器(LOGEN)670可包括可操作以生成具有一个或多个频率的一个或多个振荡信号的合适的逻辑、电路、接口和/或代码。LOGEN670可操作以生成数字信号和/或模拟信号。以此方式，LOGEN 670可操作以生成一个或多个时钟信号和/或正弦信号。振荡信号的特征如频率和占空比可基于来自例如处理器660和/或基带处理模块640的一个或多个控制信号来确定。
在操作中，处理器660可基于接收信号所期望根据的无线标准来配置无线通信设备600的各种部件。无线信号可经由RF天线610接收，并通过接收器620放大和降频转换。基带处理模块640可执行基带信号的噪声估计和/或噪声消除、解码和/或解调。以此方式，可对接收信号中的信息进行适当的恢复和利用。例如，信息可为向无线通信设备的用户呈现的音频和/或视频，待存储到存储器650的数据，和/或影响和/或启用无线通信设备600的操作的信息。基带处理模块640可根据各种无线标准来调节、编码和执行对待由发射器630发射的音频、视频和/或控制信号的其他处理。
该一个或多个传感器680可包括如图1、图2、图3A和图3B中所示并且如上所述的本主题技术的微型气体传感器。本主题技术的微型气体传感器可容易地集成到通信设备600中，尤其是当通信设备600是智能移动电话或智能手表时。
先前的描述被提供以使得本领域的技术人员能够实践本文所述的各种方面。这些方面的各种修改对本领域的技术人员是显而易见的，并且本文所限定的通用原则可应用于其他方面。因此，本权利要求书并非旨在受限于本文所示的方面，而是旨在使得全部范围与语言权利要求书一致，其中对奇异值中的元素的引用并非旨在意味着“一个和仅一个”，而是指“一个或多个”，除非被具体指出。除非另有说明，否则术语“一些”是指一个或多个。男性的代名词(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和子标题(如果有的话)仅为了方便起见而使用并且不限制本主题公开。
谓词字词“被配置为”、“可操作以”以及“被编程以”并不意味着对某一主题进行任何特定的有形或无形的修改而是旨在可互换使用。例如，部件或被配置为监视和控制操作的处理器也可能意味着处理器被编程以监视和控制操作或者处理器可操作以监视和控制操作。同样，被配置为执行代码的处理器可解释为被编程以执行代码或可操作以执行代码的处理器。
短语诸如“方面”不意味此方面对本主题技术是必需的或者此方面应用于本主题技术的所有配置。与一个方面相关的公开可应用于所有构型，或者一个或多个构型。短语诸如方面可指一个或多个方面，反之亦然。短语诸如“配置”不意味此配置是本主题技术必需的或者此配置应用于本主题技术的所有配置。与一个构型相关的公开可应用于所有构型或者一个或多个构型。短语诸如构型可指一个或多个构型置并且反之亦然。
字词“示例”在本文用于意指“用作示例或者例示”。本文作为“示例”所述的任何方面或者设计不一定被理解为比其他方面或者设计优先或者有利。
本领域的普通技术人员已知或稍后悉知的贯穿本公开描述的各个方面的元素的所有结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文所公开的任何内容并非旨在提供给公众，而与该公开是否明确地被陈述在权利要求中无关。根据35U.S.C.§112第六段的规定，不需要解释任何权利要求元素，除非使用短语“方法用以”明确陈述了该元素，或者就方法权利要求而言，使用短语“步骤用以”陈述了该元素。此外，术语“包括”、“具有”等在一定程度上用于说明书或权利要求中，这样的术语旨在以类似于术语“包括”当用作过渡字词用于权利要求中时“包括”被解释的方式包含在内。
Claims (20)
1.一种微型气体感测设备，所述设备包括：
基于硅的基板，所述基于硅的基板嵌有多个第一加热元件；
多个电极，所述多个电极设置在所述基于硅的基板上；
气体感测层，所述气体感测层覆盖所述多个电极；以及
吸附剂层，所述吸附剂层被配置为选择性地过滤气体混合物中除目标气体之外的组分，并且允许所述目标气体到达所述气体感测层，
其中所述第一加热元件可操作以周期性地再生至少所述气体感测层的感测能力。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂层包括多孔或中孔层并且设置在所述气体感测层上方并且基本上覆盖所述气体感测层。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一加热元件可操作以周期性地再生所述气体感测层的感测能力和所述吸附剂层的吸附能力。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一加热元件可以低模式操作，所述低模式允许对所述气体混合物中除所述目标气体之外的所述组分的同时吸附，并且将目标气体信号转换成电阻值。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一加热元件可以高模式操作，所述高模式允许所述气体感测层的感测能力和所述吸附剂层的吸附能力的同时再生。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂层包含中孔二氧化硅、硅胶、活性二氧化硅、沸石或金属有机骨架中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂层的厚度在约0.2μm-3μm的范围内。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述气体感测层包含颗粒状金属氧化物半导体材料，并且被配置为将目标气体浓度转换为电阻，所述颗粒状金属氧化物半导体材料包括二氧化锡(SnO2)、三氧化钨(WO3)、氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述目标气体包括臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和挥发性有机化合物(VOC)中的至少一种，并且其中气体混合物中除所述目标气体之外的所述组分包括中毒物质，所述中毒物质包括硅氧烷、硫酸盐、磷酸盐和氯化物和/或干扰物质诸如水蒸汽。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂层设置在所述气体感测层上方的壳体上方，其中所述壳体包括至少一个嵌入式第二加热元件和至少一个开口以允许所述目标气体到达所述气体感测层。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述壳体包括多个第二加热元件，所述第二加热元件可操作以周期性地再生所述层的吸附能力。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述吸附剂层设置在所述基于硅的基板上方并且在壳体的一个或多个开口处，其中所述壳体设置在所述基于硅的基板上方，并且所述壳体的所述一个或多个开口在所述壳体与所述基于硅的基板的界面处形成。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述气体感测层和所述多个电极设置在所述壳体的与所述基于硅的基板平行并面向所述基于硅的基板的内表面上方，并且其中所述壳体包括嵌入在所述壳体的与所述基于硅的基板平行的一侧中的一个或多个第二加热元件。
14.一种微型气体感测设备，所述设备包括：
基板，所述基板嵌有一个或多个第一加热元件；
多个电极，所述多个电极设置在所述基板上；
气体感测层，所述气体感测层覆盖所述多个电极；
壳体，所述壳体设置在所述基板上方，所述壳体包括在所述壳体的第一侧中的一个或多个开口；以及
吸附剂层，所述吸附剂层被配置为选择性地过滤气体混合物中除目标气体之外的组分，并且允许所述目标气体穿过所述壳体的所述第一侧中的所述一个或多个开口到达所述气体感测层，
其中所述壳体的所述第一侧与所述基板平行。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述壳体的所述第一侧还包括一个或多个第二独立可操作的加热元件，其中所述一个或多个第一加热元件可操作以周期性地再生所述气体感测层的感测能力，并且所述一个或多个第二加热元件可操作以周期性地再生所述吸附剂层的吸附能力，并且其中所述吸附剂层包括多孔或中孔层。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述一个或多个第一加热元件可操作以处于接通模式，并且所述第二加热元件可操作以处于关闭模式，以允许毒物去除和感测操作。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述一个或多个第一加热元件可操作以处于复位模式，并且所述第二加热元件可操作以处于接通模式，以允许再生操作。
18.根据权利要求14所述的设备，其中所述基板包括基于硅的基板，其中所述吸附剂层包含中孔二氧化硅、硅胶、活性二氧化硅、沸石或金属有机骨架中的至少一种，并且其中所述吸附剂层的厚度在约0.1μm-5μm的范围内。
19.一种系统，包括：
通信设备；和
微型气体传感器，所述微型气体传感器集成在所述通信设备内，所述气体传感器包括：
基板，所述基板嵌有一个或多个第一加热元件；
壳体，所述壳体设置在所述基板上方，所述壳体包括与所述基板的平面平行的第一侧；
多个电极，所述多个电极设置在所述壳体的面向所述基板的所述第一侧的内表面上；
气体感测层，所述气体感测层覆盖所述多个电极；以及
吸附剂层，所述吸附剂层被配置为选择性地过滤气体混合物中除目标气体之外的组分，并且允许所述目标气体到达所述气体感测层，
其中所述吸附剂层设置在所述壳体的一个或多个侧壁上所述一个或多个侧壁与所述基板的界面处的一个或多个开口上方。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述通信设备包括手持式通信设备，所述手持式通信设备包括智能电话或智能手表，其中所述壳体的所述第一侧包括多个第二加热元件，其中所述第一加热元件和所述第二加热元件可操作以处于低模式来允许吸附和感测操作，其中所述第一加热元件和所述第二加热元件可操作以处于高模式来允许再生操作，其中所述基板包括基于硅的基板，其中所述吸附剂层包括多孔或中孔层，并且其中所述吸附剂层包含中孔二氧化硅、硅胶、或活性二氧化硅、沸石或金属有机骨架中的至少一种，并且其中所述吸附剂层的厚度在约0.1μm-5μm的范围内。
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