基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法，所述气体传感器包括绝缘基体、绝缘层、阴阳微电极阵列、阴阳电极焊接区和若干碳纳米管；绝缘层设置在绝缘基体上，阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区设置在绝缘层上，阴阳微电极阵列分别与阴阳电极焊接区导电连接，阴阳微电极阵列上垂直排列若干碳纳米管；所述传感器的阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区由显微光刻掺杂多晶硅形成，并利用阴极真空喷镀技术将用于生长碳纳米管的金属喷射到外露的阴阳微电极阵列上，然后利用化学蒸汽沉积技术在阴阳微电极阵列上生长垂直排列的碳纳米管；可以很好的控制微电极阵列的间距和形状，使其有规律的排列，提高气体传感器的精度。

Gas sensor based on carbon nanotube growth technique and manufacturing method thereof

The invention discloses a gas sensor for carbon nanotube growth technology and manufacturing method based on the gas sensor includes an insulating substrate, an insulating layer, and microelectrode array, yin and Yang electrode welding regions and a plurality of carbon nanotubes; an insulating layer disposed on the insulating substrate, and microelectrode array and a negative and a positive electrode welding area is arranged on the insulating layer. Yin and Yang respectively with microelectrode array electrode welding zone is connected on the vertical arrangement of yin and Yang microelectrode array several carbon nanotubes; Yin and Yang and Yin and Yang microelectrode array electrode of the sensor welding area by micro lithography and doped polysilicon formed by cathodic vacuum plating technology will be used for the growth of carbon nanotubes to spray metal microelectrode array is exposed on the Yin and Yang then, using chemical vapor deposition technology on the growth of vertically aligned carbon nanotubes on the microelectrode array of yin and Yang The spacing and shape of the microelectrode array can be well controlled so that the arrangement of the micro electrode array can be arranged regularly, and the accuracy of the gas sensor can be improved.

【技术实现步骤摘要】
基于碳纳米管生长技术的气体传感器及制造方法
本专利技术涉及一种气体传感器及制造方法，尤其涉及一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器及制造方法。
技术介绍
气体传感器用于监测气体的成分和动态特征等，并将气体的成分和动态特征等信息转化为电信号。气体传感器一般包括基体、绝缘层和微电极阵列。没有接触待监测气体时，气体传感器的电场强度小于空气的击穿强度，当待监测气体中的带电粒子通过气流运动和扩散运动等方式到达微电极阵列响应范围内，带正电荷和负电荷的粒子分别被阴电极和阳电极邻近区域的电场捕获，并向电极漂移，形成电流信号输出。随着纳米技术的发展，纳米材料被成功的应用在气体传感器中，纳米材料层被覆盖于微电极阵列表面，由于纳米材料层的电场增强作用，使得在相同电压之下，微电极阵列邻近区域的电场强度大大增强，因此带电粒子运动速度加快，电流密度加大，从而可以提高信号输出强度。另一方面，带电粒子的漂移也会在电场中产生碰撞电离等过程，从而形成雪崩增益，进一步提高信号输出强度，而且电场强度的增强可以提高增益的强度，因此纳米材料的使用利于提高信号强度。CN100493452C中描述了一种微型人类呼吸传感器，如图1所示，包括绝缘基体、绝缘层和微电极阵列，微电极阵列上覆盖一维纳米材料层，该一维纳米材料层为多壁碳纳米管。测试结果显示检测到的电流信号比没有覆盖一维纳米材料层的微电极阵列明显增强。AshishModi等在自然杂志(Nature/Vol424/10July2003，第171-174页)上发表的文章“Miniaturizedgasionizationsensorsusingcarbonnanotubes”中描述了一种基于碳纳米管技术的小型化气体离子化传感器。如图2所示，包括绝缘基体、绝缘层、玻璃片分离层、利用化学蒸汽沉积技术生长的垂直排列的碳纳米管和金属平板，其中，碳纳米管是阳极，金属平板是阴极。试验表明减小阴阳电极之间的距离，气体击穿所需的电场强度大幅度降低。目前现有的技术不能同时解决控制微电极阵列的间距和形状与控制碳纳米管的生长指向的问题，以同时到达提高检测精度和降低功耗的效果。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种检测精度更高、功耗更低的基于碳纳米管生长技术的气体传感器及制造方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器，包括绝缘基体、绝缘层、阴阳微电极阵列、阴阳电极焊接区和若干碳纳米管；绝缘层设置在绝缘基体上，阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区设置在绝缘层上，阴阳微电极阵列分别与阴阳电极焊接区导电连接；碳纳米管垂直排列在阴阳微电极阵列上，所述碳纳米管之间相互间隔并由空气隔离。制造所述基于碳纳米管生长技术的气体传感器，包括以下步骤：(1)准备一绝缘基体，在绝缘基体上沉积绝缘层；(2)在绝缘层上沉积掺杂多晶硅，显微光刻所述掺杂多晶硅，形成阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区，阴微电极阵列与阴电极焊接区导电连接，阳微电极阵列与阳电极焊接区导电连接；(3)再在掺杂多晶硅上沉积绝缘层，显微光刻绝缘层，使阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区完全外露；(4)利用阴极真空喷镀技术将用于生长碳纳米管的金属喷射到外露的阴阳微电极阵列上；(5)利用化学蒸汽沉积技术在阴阳微电极阵列上直接生长垂直排列的碳纳米管，同时利用微纳加工技术控制碳纳米管的指向。有益效果：该基于碳纳米管生长技术的气体传感器直接在掺杂多晶硅上生长碳纳米管，减小了阴阳电极之间的距离，降低了功耗；利用化学蒸汽沉积技术生长碳纳米管，同时利用微纳加工技术控制碳纳米管生长的指向，可以很好的控制微电极阵列的间距和形状，使其有规律的排列，提高气体传感器的精度。附图说明图1是微型人类呼吸传感器的结构示意图；图2是基于碳纳米管技术的小型化气体离子化传感器的结构示意图；图3是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。本专利技术所述的基于碳纳米管生长技术的气体传感器，如图3所示，包括绝缘基体1，绝缘基体1可以是硅片，可以是玻璃，也可以是其他绝缘材料。绝缘基体1上设置绝缘层2，绝缘层材料可以是二氧化硅、氮化硅或其他绝缘材料。绝缘层2上设置阴、阳微电极阵列和阴、阳电极焊接区，阴电极阵列6和阴电极焊接区4导电连接，阳电极阵列5和阳电极焊接区3导电连接。每一个微电极阵列上均垂直排列若干碳纳米管7，每个微电极阵列上的若干碳纳米管之间相互间隔并由空气隔离。制造所述气体传感器时，先准备绝缘基体1，绝缘基体1上沉积绝缘层，绝缘层上沉积掺杂多晶硅，掺杂杂质可以是磷，掺杂多晶硅具有更好的导电性能。显微光刻掺杂多晶硅形成阴阳微电极阵列和阴阳电极焊接区，阴电极阵列6和阴电极焊接区4导电连接，阳电极阵列5和阳电极焊接区3导电连接。在掺杂多晶硅上再次沉积绝缘层，显微光刻绝缘层，使阴阳微电极阵列和阴阳焊接区完全外露出来。利用阴极真空喷镀技术将用于生长碳纳米管的金属喷射到外露的阴阳微电极阵列上，然后利用化学蒸汽沉积技术在阴阳微电极阵列上生长垂直排列的碳纳米管7，同时利用微纳加工技术精确控制碳纳米管7的生长指向，可以很好的控制微电极阵列的间距和形状，使得由碳纳米管形成的微电极有规律的排列，进而使得由碳纳米管形成的微电极满足相关的设计需求，提高气体传感器的精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器，其特征在于：包括绝缘基体(1)、绝缘层(2)、阳电极焊接区(3)、阴电极焊接区(4)、阳微电极阵列(5)、阴微电极阵列(6)和若干碳纳米管(7)；其中，绝缘层(2)设置在绝缘基体(1)上，阴、阳微电极阵列和阴、阳电极焊接区设置在绝缘层(2)上，阴、阳微电极阵列分别与阴、阳电极焊接区导电连接，阴、阳微电极阵列上均垂直排列若干碳纳米管(7)。

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器，其特征在于：包括绝缘基体(1)、绝缘层(2)、阳电极焊接区(3)、阴电极焊接区(4)、阳微电极阵列(5)、阴微电极阵列(6)和若干碳纳米管(7)；其中，绝缘层(2)设置在绝缘基体(1)上，阴、阳微电极阵列和阴、阳电极焊接区设置在绝缘层(2)上，阴、阳微电极阵列分别与阴、阳电极焊接区导电连接，阴、阳微电极阵列上均垂直排列若干碳纳米管(7)。2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管生长技术的气体传感器，其特征在于：微电极阵列上的若干碳纳米管(7)相互间隔并由空气隔离。3.根据权利要求1所述的基于碳纳米管生长技术的气体传感器，其特征在于：所述阴、阳微电极阵列和阴、阳电极焊接区均由掺杂多晶硅制成。4.一种基于碳纳米管生长技术的气体传感器的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)准备一绝缘基体，在绝缘基体上沉积绝缘层；(2)在绝缘层上沉积掺杂多晶硅，显微光刻所述掺杂多晶硅，形成阴、阳微电极阵列和阴、阳电极焊接区，阴、阳微电极阵列分别与阴、阳电极焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅玉海，关荣锋，邵荣，
申请(专利权)人：盐城工学院，无锡芯望传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32