一种Pd基可变电容型氢气传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Pd基可变电容型氢气传感器及其制备方法。在掺杂单晶Si基片上热氧化生长SiO2层，在SiO2层中开有贯穿SiO2层的沉积孔，在沉积孔内沉积可动电极Pd基材料；在SiO2层的上表面开有与沉积孔连通的通气槽，静止电极导电平板键合于SiO2层上。在氢气存在的条件下，传感器内的Pd基可动电极吸收氢气发生可逆体积膨胀，使动/静电极间距缩短，电容增大，从而实现对氢气浓度的监控。本发明专利技术提供的传感器的沉积孔具有横向限制作用，使Pd基可动电极的体积膨胀累加到高度方向，增大了传感响应，有效缩短了传感器的响应时间。同时，传感器采用标准Si基微加工工艺制作，成本和功耗较低，可批量生产，具有广阔市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体传感
，具体涉及一种Pd基可变电容型氢气传感器及其制备方法。
技术介绍
氢气是重要的工业原料，广泛应用于化工、电子、冶金、食品、航空航天等工业及科研领域。尤其是在环境污染、能源危机等问题日益严重的今天，对氢气等可再生清洁能源的开发和利用变得尤为迫切。近年来，以光解水制氢、氢燃料电池为代表的氢能源开发、利用技术取得了长足进步，氢燃料电池驱动的汽车与便携装置也已面世。然而，氢传感技术的发展则相对落后，大大阻碍了氢能源的普及。氢气传感器的主要技术要求为：高灵敏度、短响应时间、高选择性、高稳定性、小型化、低功耗以及低成本。目前市面上的氢气传感器有电化学型、催化燃烧型、金属氧化物电阻型以及热传导型四大类。这些传感器有一个共同的缺陷——选择性差，对一氧化碳、甲烷、乙炔、乙醇等常见气体也有较强响应，因此传感器容易误报。金属钯（Pd）是应用最为广泛的氢催化剂，对氢气具有天然的选择性，是目前氢传感研究的热点材料。Pd遇到氢气时会将氢分子拆分为氢原子，并吸收部分氢原子引发电阻率增加和体积膨胀。在室温和一个大气压下，当氢气浓度小于1%时，Pd与H结合形成Pd-H固溶体，其电阻率最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Pd基可变电容型氢气传感器，其特征在于它的结构为：在掺杂单晶Si基片（1）上热氧化生长SiO2层（2），在SiO2层中开有贯穿SiO2层的沉积孔（4），在沉积孔内沉积可动电极Pd基材料（5）；在SiO2层的上表面开有与沉积孔（4）连通的通气槽（3），静止电极导电平板（6）键合于SiO2层上；所述的掺杂单晶Si基片（1）的电阻率为10‑3～102Ω·cm；SiO2层（2）的厚度为0.5～1.5微米；所述通气槽（3）呈网格状分布，槽深为0.1～0.5微米；所述Pd基材料（5）为纯金属Pd或Pd合金，沉积的可动电极Pd基材料的高度为SiO2层厚的50%～90%。

【技术特征摘要】
1.一种Pd基可变电容型氢气传感器，其特征在于它的结构为：在掺杂单晶Si基片（1）上热氧化生长SiO2层（2），在SiO2层中开有贯穿SiO2层的沉积孔（4），在沉积孔内沉积可动电极Pd基材料（5）；在SiO2层的上表面开有与沉积孔（4）连通的通气槽（3），静止电极导电平板（6）键合于SiO2层上；所述的掺杂单晶Si基片（1）的电阻率为10-3～102Ω·cm；SiO2层（2）的厚度为0.5～1.5微米；所述通气槽（3）呈网格状分布，槽深为0.1～0.5微米；所述Pd基材料（5）为纯金属Pd或Pd合金，沉积的可动电极Pd基材料的高度为SiO2层厚的50%～90%。2.根据权利要求1所述的一种Pd基可变电容型氢气传感器，其特征在于：静止电极导电平板的材料，选自电阻率为10-3～102Ω·cm的掺杂单晶Si片、不锈钢片、铜片或铝片中的一种。3.一种Pd基可变电容型氢气传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）采用热氧化方法在电阻率为10-3～102Ω·cm的掺杂单晶Si基片表面生长一层0.5～1.5微米厚的SiO2；（2）先采用光刻和刻蚀工艺，在热氧化生长的SiO2上制作深度为0.1～0.5微米的网格状通气槽，再采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵蒙，高炬，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32