CN114047231B - 一种二极管型异质结气体传感器芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种二极管型异质结气体传感器芯片及其制备方法。本发明通过在衬底表面设置零维金属氧化物二极管型异质结结构或一维金属氧化物二极管型异质结结构可以大大提高所述异质结在进行气体检测时，所述异质结与被检测气体的接触面积，并有助于被检测气体在异质结处的扩散和吸附，进而提高其对被检测气体的检测灵敏度和响应恢复速率；且本发明还提供了所述二极管型异质结气体传感器芯片的制备方法，所述制备方法有助于二极管型异质结气体传感器的可控制备和大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种二极管型异质结气体传感器芯片及其制备方法。
背景技术
气体传感器在环境保护、工业生产和健康医疗等领域均有重要的应用。由于成本低、灵敏度高和制备工艺简单等特点，金属氧化物半导体气体传感器被广泛应用。为进一步提高金属氧化物气体传感器的检测灵敏度以实现超低浓度气体检测，也为了改善该类型传感器选择性方面的不足，现有技术采用多种手段对所述传感器进行改进。其中，构建异质结已经成为该类型传感器改进的主要手段。二极管型异质结气体传感器是异质结传感器的一种，其在改善灵敏度、选择性、响应恢复速率和稳定性等性能方面均有效果。
但是上述二极管型异质结结构的传感器在灵敏度以及响应恢复等性能上仍需进一步提高和改善。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种二极管型异质结气体传感器芯片及其制备方法，所述二极管型异质结气体传感器芯片具有较高的检测灵敏度以及较快的响应恢复速率和较好稳定性，所述制备方法有助于二极管型异质结传感器的可控制备和大规模生产。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了包括衬底和金属氧化物二极管型异质结结构；所述衬底包括基底、第一电极和第二电极；
所述第一电极和第二电极位于所述基底表面；
所述金属氧化物异质结结构包括零维金属氧化物二极管型异质结结构或一维金属氧化物二极管型异质结结构；
所述零维金属氧化物二极管型异质结结构为由第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维交叉形成的异质结纳米点；所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一电极表面，所述第二金属氧化物纤维搭在第二电极表面；
所述一维金属氧化物二极管型异质结结构为由第三金属氧化物纤维和金属氧化物薄膜进行线面接触得到的异质结纳米线；所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面；所述金属氧化物薄膜位于所述第二电极表面。
优选的，所述第一电极包括第一指电极和第一焊盘电极；
所述第二电极包括第二指电极和第二焊盘电极；
所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一指电极表面，且所述第一金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向；
所述第二金属氧化物纤维搭在所述第二指电极表面，且所述第二金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第二指电极的长度方向；
所述第三金属氧化物纤维搭在所述第一指电极表面，且所述第三金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向。
优选的，所述第一金属氧化物纤维、第二金属氧化物纤维和所述第三金属氧化物纤维的直径独立为10nm～1μm。
优选的，所述零维金属氧化物异质结结构的个数≥1。
优选的，所述金属氧化物纳米线的个数≥1。
优选的，所述第一指电极和第二指电极的长度独立为50μm～1mm，宽度独立为1μm～100μm；
所第一焊盘电极和第二焊盘电极的长度独立为100μm～1mm，宽度独立为100μm～1mm。
优选的，所述第一指电极和第二指电极的最短距离为1～5μm。
本发明还提供了上述技术方案所述的二极管型异质结气体传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：
提供包括基底、第一电极和第二电极的衬底；
当所述金属氧化物异质结结构为零维金属氧化物二极管型异质结结构时：
将第一金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液；
将第二金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第二金属盐溶液；
利用静电纺丝的方式，将所述第一金属盐溶液在所述第一电极的表面电纺第一金属氧化物纤维后，将所述第二金属盐溶液在所述第二电极的表面电纺第二金属氧化物纤维，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维形成交叉点，进行第一退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；
所述第一金属盐中的第一金属和第二金属盐中的第二金属的种类不同；
当所述金属氧化物异质结结构为一维金属氧化物二极管型异质结结构时：
将第三金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第三金属盐溶液；
在所述第二电极的表面沉积金属氧化物薄膜后，利用静电纺丝的方式，将所述第三金属盐溶液电纺第三金属氧化物纤维，所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面后，进行第二退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；
所述金属氧化物薄膜中的金属与所述第三金属盐溶液中的第三金属的种类不同。
优选的，所述第一退火和第二退火的温度独立为400～800℃，时间独立为0.5～6h。
本发明提供了一种二极管型异质结气体传感器芯片，包括衬底和金属氧化物二极管型异质结结构；所述衬底包括基底、第一电极和第二电极；所述第一电极和第二电极位于所述基底表面；所述金属氧化物异质结结构包括零维金属氧化物二极管型异质结结构或一维金属氧化物二极管型异质结结构；所述零维金属氧化物二极管型异质结结构为由第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维交叉形成的异质结纳米点；所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一电极表面，所述第二金属氧化物纤维搭在第二电极表面；所述一维金属氧化物二极管型异质结结构由第三金属氧化物纤维和金属氧化物薄膜进行线面接触得到的异质结纳米线；所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面；所述金属氧化物薄膜位于所述第二电极表面。本发明对所述零维金属氧化物二极管型异质结结构或一维金属氧化物二极管型异质结结构的设置可以大大提高所述异质结在进行气体检测时，所述异质结与被检测气体的接触面积，并有助于被检测气体在异质结处的扩散和吸附，进而提高其对被检测气体的检测灵敏度。传感器响应恢复速率的改善主要归因于两个方面的设计：一方面所述零维和一维异质结能够更充分的暴露在气体中，有助于气体的扩散，使反应物到达反应位点的时间缩短，提高响应恢复时间；另一方面两种不同材料构成的所述异质结，有助于电子的转移，从而促进表面反应的发生，提高反应发生速率，加快响应恢复速率。
本发明还提供了所述二极管型异质结气体传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：提供包括基底、第一电极和第二电极的衬底；当所述金属氧化物异质结结构为零维金属氧化物二极管型异质结结构时：将第一金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液；将第二金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第二金属盐溶液；利用静电纺丝的方式，将所述第一金属盐溶液在所述第一电极的表面电纺第一金属氧化物纤维后，将所述第二金属盐溶液在所述第二电极的表面电纺第二金属氧化物纤维，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维形成交叉点，进行第一退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；所述第一金属盐中的第一金属和第二金属盐中的第二金属的种类不同；当所述金属氧化物异质结结构为一维金属氧化物二极管型异质结结构时：将第三金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第三金属盐溶液；在所述第二电极的表面沉积金属氧化物薄膜后，利用静电纺丝的方式，将所述第三金属盐溶液电纺第三金属氧化物纤维，所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面后，进行第二退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；所述金属氧化物薄膜中的金属与所述第三金属盐溶液中的第三金属的种类不同。所述制备方法有助于二极管型异质结传感器的可控制备和大规模生产
附图说明
图1为本发明所述衬底的结构示意图；
图2为本发明所述衬底的结构示意图；
图3为本发明所述包括零维金属氧化物二极管型异质结结构的二极管型异质结气体传感器芯片的结构示意图；
图4为本发明所述包括一维金属氧化物二极管型异质结结构的二极管型异质结气体传感器芯片的结构示意图；
其中，1-第一电极，2-第一指电极，3-第一焊盘电极，4-第二电极，5-第二指电极，6-第二焊盘电极，7-第一金属氧化物纤维，8-第二金属氧化物纤维，9-零维金属氧化物二极管型异质结结构，10-金属氧化物薄膜，11-第三金属氧化物纤维，12-一维金属氧化物二极管型异质结结构，13-衬底。
具体实施方式
本发明提供了一种二极管型异质结气体传感器芯片，包括衬底和金属氧化物二极管型异质结结构；所述衬底包括基底、第一电极和第二电极；
所述第一电极和第二电极位于所述基底表面；
所述金属氧化物异质结结构包括零维金属氧化物二极管型异质结结构或一维金属氧化物二极管型异质结结构；
所述零维金属氧化物二极管型异质结结构为由第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维交叉形成的异质结纳米点；所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一电极表面，所述第二金属氧化物纤维搭在第二电极表面；
所述一维金属氧化物二极管型异质结结构为由第三金属氧化物纤维和金属氧化物薄膜进行线面接触得到的异质结纳米线；所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面；所述金属氧化物薄膜位于所述第二电极表面。
作为本发明的一个具体实施例，所述第一电极包括第一指电极和第一焊盘电极；所述第二电极包括第二指电极和第二焊盘电极；所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一指电极表面，且所述第一金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向；所述第二金属氧化物纤维搭在所述第二指电极表面，且所述第二金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第二指电极的长度方向；所述第三金属氧化物纤维桥搭在所述第一指电极表面以及所述金属氧化物薄膜的表面，且所述第三金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向。
作为本发明的一个具体实施例，所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向垂直(如图1所示)。
作为本发明的一个具体实施例，所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向平行(如图2所示)。
作为本发明的一个具体实施例，当所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向垂直时，所述金属氧化物异质结结构为零维金属氧化物二极管型异质结结构(如图3所示)。
作为本发明的一个具体实施例，当所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向平行时，所述金属氧化物异质结结构为一维金属氧化物二极管型异质结结构(如图4所示)。
在本发明中，所述第一指电极和第二指电极的长度(a1)独立的优选为50μm～1mm，更优选为100～800μm，最优选为300～500μm；宽度(b1)独立的优选为1～100μm，更优选为10～80μm，最优选为30～60μm；
所第一焊盘电极和第二焊盘电极的长度(e1)独立的优选为100μm～1mm，更优选为100～800μm，最优选为300～500μm；宽度(d1)独立的优选为100μm～1mm，更优选为100～800μm，最优选为300～500μm。
在本发明中，所述第一指电极和第二指电极的最短距离(w1)优选为1～5μm，更优选为1～2μm。
作为本发明的一个具体实施例，所述基底包括加热部件和基底板；所述基底板优选为带氧化层的硅片或陶瓷片；本发明对所述带氧化层的硅片和陶瓷片没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于气体传感器中的带氧化层的硅片和陶瓷片即可。在本发明中，所述加热部件优选与所述第一指电极和第二指电极在同一垂直方向上，且位于所述第一指电极和第二指电极在基底板的相对侧。
本发明对所述衬底的来源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的来源即可。在本发明中，所述衬底优选通过制备得到，所述制备的方法优选为物理气相沉积或丝网印刷；本发明对所述物理气相沉积或丝网印刷的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述第一金属氧化物纤维、第二金属氧化物纤维和所述第三金属氧化物纤维的直径优选为10nm～1μm，更优选为20～200nm，最优选为20～100nm。
本发明对所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维的长度没有任何特殊的限定，能够保证所述第一金属氧化物纤维与第二金属氧化物纤维能够交叉即可。
本发明对所述第一金属氧化物纤维中的第一金属氧化物和第二金属氧化物纤维中的第二金属氧化物的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。并且保证所述第一金属氧化物纤维中的第一金属氧化物和第二金属氧化物纤维中的第二金属氧化物的种类不同。
在本发明中，所述零维金属氧化物异质结结构的个数优选≥1。
在本发明中，所述金属氧化物纳米线的个数优选≥1。
本发明对所述金属氧化物薄膜中的金属氧化物和第三金属氧化物纤维中的第三金属氧化物的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。并且保证所述金属氧化物薄膜中的金属氧化物和第三金属氧化物纤维中的第三金属氧化物的种类不同。
本发明还提供了上述技术方案所述的二极管型异质结气体传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：
提供包括基底、第一电极和第二电极的衬底；
当所述金属氧化物异质结结构为零维金属氧化物二极管型异质结结构时：
将第一金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液；
将第二金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第二金属盐溶液；
利用静电纺丝的方式，将所述第一金属盐溶液在所述第一电极的表面电纺第一金属氧化物纤维后，将所述第二金属盐溶液在所述第二电极的表面电纺第二金属氧化物纤维，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维形成交叉点，进行第一退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；
所述第一金属盐中的第一金属和第二金属盐中的第二金属的种类不同；
当所述金属氧化物异质结结构为一维金属氧化物二极管型异质结结构时：
将第三金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第三金属盐溶液；
在所述第二电极的表面沉积金属氧化物薄膜后，利用静电纺丝的方式，将所述第三金属盐溶液电纺第三金属氧化物纤维，所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面后，进行第二退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；
所述金属氧化物薄膜中的金属与所述第三金属盐溶液中的第三金属的种类不同。
本发明提供包括基底、第一电极和第二电极的衬底。本发明对所述衬底的来源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的来源即可。在本发明中，所述衬底优选通过制备得到，所述制备的方法优选为物理气相沉积或丝网印刷；本发明对所述物理气相沉积或丝网印刷的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明将第一金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液。
本发明对所述第一金属盐的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够制备用于气体传感器金属氧化物异质结的金属盐前驱体即可。为了验证本发明所述技术方案能够实施，在本发明的具体实施例中，所述金属盐具体为醋酸锌。在本发明中，所述第一金属盐溶液中的第一金属盐的质量浓度优选为3～20％，更优选为5～10％。
在本发明中，所述可溶性聚合物优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)。在本发明中，所述纺丝液中聚合物的质量浓度优选为4～20％，更优选为8～12％。
本发明对所述溶剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类并保证能够同时溶解所述金属盐和可溶性聚合物即可。
本发明将第二金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液。
本发明对所述第二金属盐的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够制备用于气体传感器金属氧化物异质结的金属盐前驱体即可。并且所述第一金属盐中的金属与所述第二金属盐中的金属的种类不同。为了验证本发明所述技术方案能够实施，在本发明的具体实施例中，所述金属盐具体为醋酸钴。在本发明中，所述第二金属盐溶液中的第二金属盐的质量浓度优选为3～20％，更优选为5～10％。
在本发明中，所述可溶性聚合物优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)。在本发明中，所述纺丝液中聚合物的质量浓度优选为4～20％，更优选为8～12％。
本发明对所述溶剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类并保证能够同时溶解所述金属盐和可溶性聚合物即可。
利用静电纺丝的方式，将所述第一金属盐溶液在所述第一电极的表面电纺第一金属氧化物纤维后，将所述第二金属盐溶液在所述第二电极的表面电纺第二金属氧化物纤维，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维形成交叉点，进行第一退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片。
在本发明中，所述第一电极的表面优选为所述第一电极中第一指电极的表面；所述第二电极的表面优选为所述第二电极中第二指电极的表面。
在本发明中，所述静电纺丝的具体过程优选为：将所述第一金属盐溶液或第二金属盐溶液装入配有不锈钢喷嘴的注射器中，并通过注射泵以5-20μL/h的流速进行输送，将高压电源的正极连接到钢喷嘴，负极连接到收集板，所述衬底置于收集板上，施加电压1～5kV，喷嘴到收集板的距离为0.1～20mm。本发明优选通过将衬底安装在计算机控制的XY运动台上，以控制所述纳米纤维的沉积位置。
所述静电纺丝后，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维的位置和尺寸优选与上述技术方案所述的二极管型异质结气体传感器芯片中的第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维的位置和尺寸相同，在此不再进行赘述。
在本发明中，所述第一金属氧化物纤维中的金属氧化物和所述第二金属氧化物纤维中的金属氧化物的种类不同。
在本发明中，所述第一退火的温度优选为400～800℃，更优选为500～600℃；时间优选为0.5～6h，更优选为3～4h。
当所述金属氧化物异质结结构为一维金属氧化物二极管型异质结结构时：
将第三金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第三金属盐溶液；
在所述第二电极的表面沉积金属氧化物薄膜后，利用静电纺丝的方式，将所述纺丝液电纺第三金属氧化物纤维，所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面后，进行第二退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片。
本发明将第三金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第三金属盐溶液。
本发明对所述第三金属盐的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够制备用于气体传感器金属氧化物异质结的金属盐前驱体即可。为了验证本发明所述技术方案能够实施，在本发明的具体实施例中，所述金属盐具体为醋酸钴。在本发明中，所述第三金属盐溶液中的第三金属盐的质量浓度优选为3～20％，更优选为5～10％。
在本发明中，所述可溶性聚合物优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)。在本发明中，所述纺丝液中聚合物的质量浓度优选为4～20％，更优选为8～12％。
本发明对所述溶剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类并保证能够同时溶解所述金属盐和可溶性聚合物即可。
本发明在所述第二电极的表面沉积金属氧化物薄膜。在本发明中，所述第二电极的表面优选为所述第二电极中的第二指电极的表面；在本发明中，所述沉积的方式优选为静电喷雾或物理气相沉积；本发明对所述静电喷雾或物理气相沉积的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述金属氧化物薄膜优选位于所述第二指电极的表面。所述金属氧化物薄膜的厚度优选为10～200nm，更优选为20～50nm。
本发明对所述金属氧化物薄膜中的金属氧化物的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于气体传感器检测的金属氧化物种类并且满足所述金属氧化物中的金属与所述第三金属氧化物中的金属的种类不同即可。
得到金属氧化物薄膜后，本发明利用静电纺丝的方式，将所述第三金属盐溶液电纺第三金属氧化物纤维，所述第三金属氧化物纤维桥搭于所述第一电极以及所述金属氧化物薄膜的表面后，进行第二退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片。
在本发明中，所述静电纺丝的过程优选参考上述技术方案所述的过程进行即可，在此不再进行赘述。
在本发明中，所述金属氧化物薄膜中的金属氧化物和所述第三金属氧化物纤维中的金属氧化物的种类优选不同。
在本发明中，所述第二退火的温度优选为400～800℃，更优选为500～600℃；时间优选为0.5～6h，更优选为3～4h。
下面结合实施例对本发明提供的气体传感器芯片及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照图3所示结构：基底板为带氧化层的硅片，第一电极包括第一指电极和第一焊盘电极；第二电极包括第二指电极和第二焊盘电极；
所述第一指电极的长度为500μm，宽度为50μm；第二指电极的长度为500μm，宽度为50μm；所述第一指电极和第二指电极的最短间距为1μm；所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向垂直；
所述第一焊盘电极的长度为1mm，宽度为1mm；第二焊盘电极的长度为1mm，宽度为1mm；
所述第一金属氧化物纤维的长度为200μm，直径为200nm，其长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向；所述第一金属氧化物纤维中金属氧化物的种类为氧化锌；
所述第二金属氧化物纤维的长度为200μm，直径为200nm，其长度方向垂直于所述第二指电极的长度方向；所述第二金属氧化物纤维中金属氧化物的种类为四氧化三钴；
所述零维金属氧化物异质结结构的个数为1；
制备过程：
通过物理气相沉积法，按照上述尺寸，在所述材料为带氧化层的硅片底部带有加热部件的基底板上沉积第一电极和第二电极；所述第一指电极和第二指电极与所述加热部件相对设置；
将0.8g第一金属盐(醋酸锌)、1.5g PVP和10g去离子水混合，得到第一金属盐溶液；
将0.8g第二金属盐(醋酸钴)、1.5g PVP和10g去离子水混合，得到第二金属盐溶液；
将所述衬底安装在计算机控制的XY运动台上，以控制所述纳米纤维的沉积位置在所述第一指电极的表面，将所述第一金属盐溶液装入配有不锈钢喷嘴的注射器中，并通过注射泵以10μL/h的流速进行输送，将高压电源的正极连接到不锈钢喷嘴，负极连接到收集板，施加电压为2kV，喷嘴到收集板的距离为2mm，进行静电纺丝，得到第一金属氧化物纤维前驱体；然后控制纳米纤维的沉积位置在所述第二指电极的表面，将所述第二金属盐溶液装入配有不锈钢喷嘴的注射器中，并通过注射泵以10μL/h的流速进行输送，将高压电源的正极连接到不锈钢喷嘴，负极连接到收集板，施加电压为2kV，喷嘴到收集板的距离为2mm，进行静电纺丝，得到第二金属氧化物纤维前驱体，且所述第一金属氧化物纤维前驱体与所述第二金属氧化物纤维前驱体形成交叉后，进行退火，所述退火的温度为600℃，时间为3h，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片。
实施例2
按照图3所示结构：基底板为带氧化层的硅片，第一电极包括第一指电极和第一焊盘电极；第二电极包括第二指电极和第二焊盘电极；
所述第一指电极的长度为500μm，宽度为50μm；第二指电极的长度为500μm，宽度为50μm；所述第一指电极和第二指电极的最短间距为1μm；所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向平行；
所述第一焊盘电极的长度为1mm，宽度为1mm；第二焊盘电极的长度为1mm，宽度为1mm；
所述第三金属氧化物纤维的长度为100μm，直径为200nm，其长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向；所述第三金属氧化物纤维中金属氧化物的种类为四氧化三钴；
所述金属氧化物薄膜的厚度为50nm；所述金属氧化物薄膜中金属氧化物的种类为氧化锌；
所述一维金属氧化物异质结结构的个数为1；
制备过程：
通过物理气相沉积法，按照上述尺寸，在所述材料为带氧化层的硅片底部带有加热部件的基底板上沉积第一电极和第二电极；所述第一指电极和第二指电极与所述加热部件相对设置；
将0.8g第三金属盐(醋酸钴)、1.6g PVP和10g去离子水混合，得到第三金属盐溶液；
采用磁控溅射的方式，在所述第二指电极的表面沉积金属氧化物薄膜；
将所述衬底安装在计算机控制的XY运动台上，以控制所述第三金属氧化物纤维桥搭在所述第一指电极和所述金属氧化物薄膜的表面，且所述第三金属氧化物纤维的长度方向与所述第一指电极的长度方向垂直，将所述第三金属盐溶液装入配有不锈钢喷嘴的注射器中，并通过注射泵以10μL/h的流速进行输送，将高压电源的正极连接到不锈钢喷嘴，负极连接到收集板，施加电压为2kV，喷嘴到收集板的距离为2mm，进行静电纺丝，得到第三金属氧化物纤维前驱体后，进行退火，所述退火的温度为600℃，时间为3h，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，包括衬底和金属氧化物二极管型异质结结构；所述衬底由基底、第一电极和第二电极组成；
所述第一电极和第二电极位于所述基底表面；
所述金属氧化物二极管型异质结结构包括零维金属氧化物二极管型异质结结构；
所述第一电极包括第一指电极和第一焊盘电极；所述第二电极包括第二指电极和第二焊盘电极；
当所述第一指电极的长度方向与所述第二指电极的长度方向垂直时，所述金属氧化物二极管型异质结结构为零维金属氧化物二极管型异质结结构，所述零维金属氧化物二极管型异质结结构为由第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维交叉形成的异质结纳米点；所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一电极表面，所述第二金属氧化物纤维搭在第二电极表面。
2.如权利要求1所述的二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，
所述第一金属氧化物纤维搭在所述第一指电极表面，且所述第一金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第一指电极的长度方向；
所述第二金属氧化物纤维搭在所述第二指电极表面，且所述第二金属氧化物纤维的长度方向垂直于所述第二指电极的长度方向。
3.如权利要求2所述的二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维的直径独立为10nm~1μm。
4.如权利要求1、2或3所述的二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，所述零维金属氧化物异质结结构的个数≥1。
5.如权利要求2所述的二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，所述第一指电极和第二指电极的长度独立为50μm~1mm，宽度独立为1μm~100μm；
所述第一焊盘电极和第二焊盘电极的长度独立为100μm~1mm，宽度独立为100μm~1mm。
6.如权利要求2或5所述的二极管型异质结气体传感器芯片，其特征在于，所述第一指电极和第二指电极的最短距离为1~5μm。
7.权利要求1~6任一项所述的二极管型异质结气体传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供包括基底、第一电极和第二电极的衬底；
将第一金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第一金属盐溶液；
将第二金属盐、可溶性聚合物和溶剂混合，得到第二金属盐溶液；
利用静电纺丝的方式，将所述第一金属盐溶液在所述第一电极的表面电纺第一金属氧化物纤维后，将所述第二金属盐溶液在所述第二电极的表面电纺第二金属氧化物纤维，所述第一金属氧化物纤维和第二金属氧化物纤维形成交叉点，进行第一退火，得到所述二极管型异质结气体传感器芯片；
所述第一金属盐中的第一金属和第二金属盐中的第二金属的种类不同。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一退火的温度独立为400~800℃，时间独立为0.5~6h。
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