一种微型多维传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种微型多维传感器，微型多维传感器包括：基底以及设置在基底上的第一绝缘层；第一绝缘层上设置有加热层；所述加热层上设置有第二绝缘层；第二绝缘层上设置有电极层，所述电极层包括N个相互独立的电极，所述N个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布，N≥3；所述电极层上设置有敏感层，所述敏感层包括N‑1个相互独立的敏感膜；所述N‑1个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，且每个敏感膜覆盖在相邻的两个电极之上；所述N‑1个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。本实用新型专利技术提供的微型多维传感器能够提高气体检测灵敏度，同时扩大气体检测范围。

A miniature multidimensional sensor

The utility model provides a multi micro sensor, micro multidimensional sensor includes a first substrate and an insulating layer disposed on the substrate; a first insulating layer is arranged on the heating layer; the heating layer is arranged on the second insulating layer; a second insulating layer is arranged on the electrode layer, the electrode layer includes a mutual N independent of the electrode, the N electrode is independent of each other in the horizontal direction along the electrode layer in turn on the interval distribution, N = 3; the electrode layer is arranged on the sensitive layer, the sensitive layer includes N 1 independent sensitive membrane; the N 1 independent sensitive film in the horizontal direction along the sensitive layer sequentially spaced, and each sensitive film overlies the two electrode adjacent; the N 1 independent sensitive film sensitive materials were used for the detection of different preparation, Different gases. The micro multidimensional sensor provided by the utility model can improve the sensitivity of gas detection and enlarge the range of gas detection.

【技术实现步骤摘要】
一种微型多维传感器
本技术涉及空气质量检测领域，具体涉及一种微型多维传感器。
技术介绍
雾霾的日益加剧，使得人们越来越意识到环境的重要性。目前通过建立针对城市空气中多目标气体的快速、准确、可靠的现场监测系统，实现实时、动态监测城市空气基本安全参数及状况已迫在眉睫。由于环境空气背景复杂，含有CO、CO2、SO2、氮化物、苯、甲苯等有毒有害气体，而市场上的通用检测器(PID、FID、SAW等)，其气体响应范围都存在盲区，如PID、FID对CO、CO2、SO2、氮化物等不响应，且本身不具备抗干扰能力，这些缺陷使得这些通用型检测器很难在这种宽谱范围的复杂环境普及应用。金属氧化物检测器是色谱领域中非常重要且应用广泛的一种检测器，这种检测器能检测的气体种类很多，可根据气体成分更换相应的敏感膜，就可实现对该气体的快速检测。但传统的金属氧化物检测器，由于金属冒的封装形式，其死体积特别大，这就大大降低了其响应速度及检测灵敏度。而且，传统的金属氧化物检测器，由于敏感膜单一，因此其检测的气体组分(或种类)非常有限，而且由于封装的局限，检测器的死体积非常大，极大影响了检测器的响应灵敏度。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术提供了一种微型多维传感器，本技术提供的微型多维传感器能够提高气体检测灵敏度，同时扩大气体检测范围。具体地，本技术提供了以下技术方案：一种微型多维传感器，包括：基底以及设置在基底上的第一绝缘层；所述第一绝缘层上设置有加热层；所述加热层上设置有第二绝缘层；所述第二绝缘层上设置有电极层，所述电极层包括N个相互独立的电极，所述N个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布，N≥3；所述电极层上设置有敏感层，所述敏感层包括N-1个相互独立的敏感膜；所述N-1个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，且每个敏感膜覆盖在相邻的两个电极之上；其中，所述N-1个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。进一步地，所述加热层包括N-1个相互独立的加热器，所述N-1个相互独立的加热器在沿所述加热层的水平方向上依次间隔分布，且N-1个加热器与N-1个敏感膜一一对应。进一步地，每个加热器在水平方向上的长度大于或等于与之对应的敏感膜在水平方向上的长度，且每个敏感膜均位于与之对应的加热器的加热区域内。进一步地，所述加热器采用白金Pt制备，所述加热器的电阻为5～20欧。进一步地，所述敏感材料包括氧化石墨烯、ZnO、SnO、ZrO3、SnO2、WO3、CuO和In2O3。进一步地，所述敏感膜为采用一种敏感材料制成的单层膜，或，所述敏感膜为采用两种或两种以上的敏感材料制成的复合膜。进一步地，所述敏感膜采用纳米材料制成，所述敏感膜的形状为纳米线、纳米管、纳米纤维或纳米膜。进一步地，所述敏感膜为掺杂敏感膜，所述掺杂物为石墨烯、碳纳米管、金属氧化物和贵金属中的一种或多种。进一步地，所述掺杂物嵌入在所述敏感膜内或覆盖在所述敏感膜的表面。由上述技术方案可知，本技术提供的微型多维传感器，由于其敏感层包含多个敏感膜，而每种敏感膜采用不同的敏感材料制成，因此可以用于检测不同的气体。可见，本技术提供的微型多维传感器大幅扩大了气体检测范围。同时，由于本技术提供的微型多维传感器克服了传统检测器由于封装局限造成的死体积大、检测灵敏度低的缺陷，因此可以大大提高气体检测灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术一实施例提供的微型多维传感器的结构示意图；图2是本技术一实施例提供的敏感膜的掺杂物的分布位置示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1示出了本技术一实施例提供的微型多维传感器的结构示意图。参见图1，本技术实施例提供的微型多维传感器，包括：基底1以及设置在基底1上的第一绝缘层2；可以理解的是，所述基底1可以采用硅、玻璃、陶瓷等材料制备，所述第一绝缘层2可以采用氮化硅或氧化硅材料制备。为了减小传感器的体积，优选地，基底的厚度为2～5微米，第一绝缘层的厚度为0.2～2微米。进一步地，所述第一绝缘层2上设置有加热层3；可以理解的是，所述加热层可以采用白金Pt制备，所述加热层的电阻为5～20欧，用于为敏感层提供一个高温环境，例如提供的温度为50-500℃。为了减小传感器的体积，优选地，所述加热层的厚度为100～300nm。进一步地，所述加热层3上设置有第二绝缘层4，可以理解的是，所述第二绝缘层4可以采用氮化硅或氧化硅材料制备。为了减小传感器的体积，优选地，第二绝缘层的厚度为0.2～2微米。进一步地，所述第二绝缘层4上设置有电极层5，所述电极层5包括N个相互独立的电极，所述N个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布，N≥3。为了减小传感器的体积，优选地，所述电极的厚度为100～300nm。图1中以N＝4为例，参见图1，所述电极层5包括4个相互独立的电极，分别为5-1、5-2、5-3和5-4，这4个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布。这些电极可以采用金属材料制备，例如优选采用金属Au制备。进一步地，所述电极层5上设置有敏感层6，所述敏感层6包括N-1个相互独立的敏感膜；所述N-1个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，且每个敏感膜覆盖在相邻的两个电极之上；所述N-1个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。为了减小传感器的体积，优选地，所述敏感膜的厚度为40～100nm。参见图1，所述敏感层6包括3个相互独立的敏感膜，分别为6-1、6-2和6-3，这3个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，这3个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。可以理解的是，根据实际使用需要可以在所述敏感层6中设置多个敏感膜，以用于检测多种气体，例如，所述N可以取值为3，4，5，6，7，8，9，10等。在一种可选实施方式中，所述敏感材料包括氧化石墨烯、ZnO、SnO、ZrO3、SnO2、WO3、CuO和In2O3。一般地，一种敏感材料用于检测一种气体。可以理解的是，由于不同的敏感材料对不同气体具有高特异性响应，因此包含多个敏感膜的敏感层能够用于检测多种气体，从而扩大了气体检测范围。例如，对于图1中的敏感膜6-1、敏感膜6-2、敏感膜6-3采用不同的敏感材料制备，如敏感膜6-1采用ZnO制备、敏感膜6-2采用ZrO3制备、敏感膜6-3采用SnO2制备，这3个敏感膜分别用于检测不同的气体。在一种可选实施方式中，所述敏感膜可以为采用一种敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型多维传感器，其特征在于，包括：基底以及设置在基底上的第一绝缘层；所述第一绝缘层上设置有加热层；所述加热层上设置有第二绝缘层；所述第二绝缘层上设置有电极层，所述电极层包括N个相互独立的电极，所述N个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布，N≥3；所述电极层上设置有敏感层，所述敏感层包括N‑1个相互独立的敏感膜；所述N‑1个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，且每个敏感膜覆盖在相邻的两个电极之上；其中，所述N‑1个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。

【技术特征摘要】
1.一种微型多维传感器，其特征在于，包括：基底以及设置在基底上的第一绝缘层；所述第一绝缘层上设置有加热层；所述加热层上设置有第二绝缘层；所述第二绝缘层上设置有电极层，所述电极层包括N个相互独立的电极，所述N个相互独立的电极在沿所述电极层的水平方向上依次间隔分布，N≥3；所述电极层上设置有敏感层，所述敏感层包括N-1个相互独立的敏感膜；所述N-1个相互独立的敏感膜在沿所述敏感层的水平方向上依次间隔分布，且每个敏感膜覆盖在相邻的两个电极之上；其中，所述N-1个相互独立的敏感膜分别采用不同的敏感材料制备，用于检测不同的气体。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述加热层包括N-1个相互独立的加热器，所述N-1个相互独立的加热器在沿所述加热层的水平方向上依次间隔分布，且N-1个加热器与N-1个敏感膜一一对应。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，每个加热器在水平方向上的长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁占武，孙建海，朱小锋，张艳妮，刘锦华，
申请(专利权)人：北京市劳动保护科学研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11