气敏传感器及其制造方法、检测设备技术

本公开提供了一种气敏传感器及其制造方法、检测设备，涉及传感器技术领域。气敏传感器包括：绝缘基板、气敏元件、第一电极和第二电极。气敏元件设置在绝缘基板上且具有三维纳米网状结构。第一电极和第二电极位于气敏元件的相对两侧。本公开可以提高气敏传感器的灵敏度。

Gas sensor and its manufacturing methods and testing equipment

The present invention provides a gas sensing sensor, a manufacturing method and a detection device, which relate to the field of sensor technology. The gas sensor consists of an insulating substrate, a gas sensitive element, a first electrode and a second electrode. The gas sensor is set on the insulating substrate and has a three dimensional nanoscale network structure. The first electrode and the second electrode are located on the opposite sides of the gas sensor. This disclosure can improve the sensitivity of the gas sensor.

【技术实现步骤摘要】
气敏传感器及其制造方法、检测设备
本公开涉及传感器
，尤其涉及一种气敏传感器及其制造方法、检测设备。
技术介绍
随着社会和科技的发展，传感器技术已经变得越来越重要。传感器技术、计算机技术以及通讯技术被称为信息技术的三大支柱。气敏传感器作为传感器技术的一个分支，在各领域应用广泛，也越来越受到人们的重视。在食品领域，例如食物的储存效应研究、发酵的控制以及禽类的沙门杆菌等研究都需要用到气敏传感器。在环境领域，日益严重的雾霾给人们的正常生活和健康都产生了较大的影响，而雾霾的产生就和相关气体的排放有重要的关系，所以利用气敏传感器进行气体排放的检测变得尤为重要。在其他领域，例如易燃易爆物品的安全检查以及航空航天和军事国防领域中，气敏传感器的应用也较为广泛。
技术实现思路
专利技术人发现，在气敏传感器中，具有气敏特性的气敏元件大多采用薄膜材料。专利技术人认识到，薄膜材料的比表面积比较小，采用薄膜材料作为气敏元件时，只有薄膜的表面具有气敏特性，除表面外的其余部分不具有气敏特性，不利于待检测的目标气体的流动和吸附，故这种结构的气敏传感器的灵敏度较低。针对上述问题，本公开提出了如下解决方案。根据本公开实施例的一方面，提供一种气敏传感器，包括：绝缘基板；气敏元件，设置在所述绝缘基板上且具有三维纳米网状结构；以及第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述气敏元件的相对两侧。在一些实施例中，所述三维纳米网状结构包括具有多个孔洞的空心纳米球。在一些实施例中，所述空心纳米球包括多个半导体纳米片，相邻的半导体纳米片相互搭接，并且每个半导体纳米片具有一个或多个孔洞。在一些实施例中，所述气敏传感器还包括：纳米颗粒，与所述三维纳米网状结构接触以形成异质结。在一些实施例中，所述纳米颗粒的尺寸为5nm至50nm。在一些实施例中，所述绝缘基板为柔性绝缘基板。根据本公开实施例的另一方面，提供一种检测设备，包括本公开任意一个实施例所述的气敏传感器。根据本公开实施例的又一方面，提供一种气敏传感器的制造方法，包括：提供绝缘基板；在所述绝缘基板上形成具有三维纳米网状结构的气敏元件；以及在所述气敏元件的相对两侧形成第一电极和第二电极。在一些实施例中，所述三维纳米网状结构包括具有多个孔洞的空心纳米球。在一些实施例中，根据如下方式形成所述空心球：在所述绝缘基板上形成多个半导体纳米片，相邻的半导体纳米片相互搭接，以组成空心纳米球；对所述多个半导体纳米片进行加热或化学腐蚀，以使得每个半导体纳米片具有一个或多个孔洞。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述三维纳米网状结构上涂覆纳米颗粒以形成异质结。上述实施例中，气敏元件具有三维纳米网状结构。三维纳米网状结构相对于薄膜材料来说具有更大的比表面积，在空气中暴露时可以吸附更多的气体，从而形成更多的耗尽层。因此，当三维纳米网状结构在目标气体中暴露时，耗尽层的消失导致的电阻的变化也更大，提高了气敏传感器的灵敏度。另外，三维纳米网状结构还有利于气体的传输，减小气敏传感器的响应时间和恢复时间。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：图1是示出根据本公开一些实施例的气敏传感器的结构示意图；图2A是示出半导体纳米片具有一个孔洞的示意图；图2B是示出半导体纳米片具有多个孔洞的示意图；图3是示出根据本公开一些实施例的气敏传感器的制造方法的流程示意图。应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“具有”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。图1是示出根据本公开一些实施例的气敏传感器的结构示意图。如图1所示，气敏传感器可以包括绝缘基板101、气敏元件102、第一电极103和第二电极104。绝缘基板101例如可以是氧化铝、硅的氧化物、硅的氮化物等绝缘材料。在一些实施例中，绝缘基板101可以为柔性绝缘基板，柔性绝缘基板的材料例如可以包括聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮或透明导电涤纶等。气敏元件102设置在绝缘基板101上且具有三维纳米网状结构。第一电极103和第二电极104位于气敏元件102的相对两侧。第一电极103和第二电极104的材料例如可以是导电银浆、银、铜等导电材料。在实际应用中，三维纳米网状结构的材料可以是诸如金属氧化物半导体的半导体材料。下面以三维纳米网状结构采用n型半导体材料(例如SnO2)为例介绍气敏传感器的示例性工作机理。在三维纳米网状结构暴露到空气中的情况下，氧气分子会吸附在三维纳米网状结构的表面。这些吸附在三维纳米网状结构表面的氧气分子会夺取三维纳米网状结构内部的电子，从而变成氧的负离子集团。三维纳米网状结构表面的电子由于被消耗掉，故在表面产生了一个薄的耗尽层，这增加了三维纳米网状结构的电阻。在三维纳米网状结构暴露在目标气体(这种情况下为还原性气体)中的情况下，还原性气体将会和氧的负离子集团发生反应，使得电子又回到三维纳米网状结构中，进而使得三维纳米网状结构的电阻又降低。通过第一电极103和第二电极104可以检测到三维纳米网状结构的电阻的变化。一般来说，气敏传感器可以检测一种对应的目标气体。在检测到三维纳米网状结构的电阻发生变化后，即可确定检测到了目标气体。不同浓度的目标气体使得三维纳米网状结构的电阻具有不同的变化，故根据三维纳米网状结构的电阻的变化情况可以识别出目标气体的浓度。需要说明的是，第一电极103和第二电极104的位置可以根据实际情况进行设置，只要位于气敏元件102的相对两侧，能够检测出气敏元件102的电阻的变化即可。上述实施例中，气敏元件具有三维纳米网状结构。三维纳米网状结构相对于薄膜材料来说具有更大的比表面积，在空气中暴露时可以吸附更多的气体，从而形成更多的耗尽层。因此，当三维纳米网状结构在目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气敏传感器，包括：绝缘基板；气敏元件，设置在所述绝缘基板上且具有三维纳米网状结构；以及第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述气敏元件的相对两侧。

【技术特征摘要】
1.一种气敏传感器，包括：绝缘基板；气敏元件，设置在所述绝缘基板上且具有三维纳米网状结构；以及第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述气敏元件的相对两侧。2.根据权利要求1所述的气敏传感器，其中，所述三维纳米网状结构包括具有多个孔洞的空心纳米球。3.根据权利要求2所述的气敏传感器，其中，所述空心纳米球包括多个半导体纳米片，相邻的半导体纳米片相互搭接，并且每个半导体纳米片具有一个或多个孔洞。4.根据权利要求1-3任意一项所述的气敏传感器，还包括：纳米颗粒，与所述三维纳米网状结构接触以形成异质结或肖特基结。5.根据权利要求4所述的气敏传感器，其中，所述纳米颗粒的尺寸为5nm至50nm。6.根据权利要求1所述的气敏传感器，其中，所述绝缘基板为柔性绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：班圣光，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11