一种多层复合气体敏感膜制造技术

本发明专利技术提供了一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15‑45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8‑250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理，解决了目前气体敏感膜制备复杂的问题，使气体敏感膜检测灵敏、制备方便且稳定性高，同时通过对尺寸和结构的优化实现气敏膜的大规模制备及应用。

A multilayer composite gas sensitive film

The present invention provides a multi-layer composite gas sensitive film for gas detection in gas sensors, including zinc oxide layer and tin oxide layer. The zinc oxide layer and tin oxide layer are stacked separately, each layer is sputtered by a magnetron sputtering method, and the thickness of each zinc oxide layer and tin oxide layer is 15_45 nm. In the enclosure, the thickness of the stacked multi-layer composite gas sensitive film is between 8.250 micron, in which the copper quantum dots are formed on the tin oxide layer after the tin oxide layer is formed by sputtering. After the zinc oxide layer is formed by sputtering, the oxygen plasma treatment is carried out on the surface of the zinc oxide layer, which solves the complicated problem of preparing gas sensitive film at present. Gas sensitive membranes are sensitive, easy to prepare and have high stability. At the same time, large-scale preparation and application of gas sensitive membranes are realized by optimizing the size and structure.

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合气体敏感膜
本专利技术属于气体传感器
，尤其涉及一种多层复合气体敏感膜。
技术介绍
纳米气体传感器是由半导体纳米材料做成的一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。它通过探测头可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米技术是研究尺寸在01～100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。纳米技术的发展，不仅为传感器提供了优良的敏感材料，例如纳米粒子、纳米管、纳米线、纳米薄膜等，而且为传感器制作提供了许多新型的方法，例如纳米技术中的关键技术，研究对象向纳米尺度过渡的MEMS技术等。与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸减小、精度提高等性能大大改善，更重要的是利用纳米技术制作传感器，是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等方面获得广泛的发展，湖南长沙索普测控技术有限公司研制成功电阻应变式纳米压力传感器，这种电阻应变式纳米膜压力传感器，测量精度和灵敏度高、体积小、重量轻、安装维护方便，是一种稳定和可靠的测量压力参数的科技创新产品。利用一些纳米材料的巨磁阻效应，科学家们已经研制出了各种纳米磁敏传感器。在生物传感器中，用纳米颗粒、多孔纳米结构和纳米器件都获得了令人满意的应用。在光纤传感器基础上发展起来的纳米光纤生物传感器，不但具有光纤传感器的优点，而且由于这种传感器的尺寸只取决于探针的大小，大大减小了测微传感器的体积，响应时间大大缩短，满足了单细胞内测量要求实现的微创实时动态测量。另外纳米气体传感器在国防科技上,将其用于地面,空间,飞机,潜艇的内舱,以及各种军用车辆驾驶室中检测有害气体,有毒气体等,必将更加方便,快捷,灵敏,如美国已经研制出纳米军装,军装中的纳米传感器可以感应空气中生化指标的变化,当有害气体或物质指标突然升高时,军装会立即将头盔和其他通气部分的透气口关闭,并释放生化武器的解毒剂,起到预防效果。此外,嵌在军装中的纳米生化感应装置可以监视士兵的心率,血压,体内及体表温度等多项重要指标,以及辨识体表流血部位,并使该部位周边的军服膨胀收缩,起到止血带的作用。因此需要对纳米级气体敏感膜进行研究，寻找检测灵敏、制备方便且稳定性高的气体敏感膜。
技术实现思路
为了解决目前气体敏感膜制备复杂的问题，使气体敏感膜检测灵敏、制备方便且稳定性高，同时通过对尺寸和结构的优化实现气敏膜的大规模制备及应用，本专利技术提供了一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15-45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8-250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理。进一步地，所述铜量子点通过溶液法引入，先将铜量子点均匀分散在溶剂中，在氧化锡层上旋涂溶液从而在氧化锡层上形成铜量子点。进一步地，在形成氧化锡层后，形成铜量子点之前还对氧化锡层表面进行电晕放电处理。进一步地，在氧等离子体处理过程中，生成等离子体的气体中还包括氟元素，氟元素与氧元素的比例为1:99-5:95。进一步地，氧化锡层形成为颗粒堆叠的多孔状，磁控溅射时采用氧化锡颗粒靶材进行溅射。进一步地，颗粒堆叠的多孔状中颗粒尺寸在8-10nm范围内。进一步地，形成铜量子点后还进行热处理，热处理温度在120-200℃范围内。进一步地，热处理步骤在堆叠形成多层复合膜之后进行。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15-45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8-250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理，解决了目前气体敏感膜制备复杂的问题，使气体敏感膜检测灵敏、制备方便且稳定性高，同时通过对尺寸和结构的优化实现气敏膜的大规模制备及应用。附图说明图1是具有本专利技术多层复合气体敏感膜的示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，图1是具有本专利技术多层复合气体敏感膜的示意图，本专利技术提供了一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，包括氧化锌层1和氧化锡层2，所述氧化锌层1和氧化锡层2之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层1和氧化锡层2的厚度在15-45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8-250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层2后在氧化锡层2上形成铜量子点(图中未示出)，在溅射形成氧化锌层1后还对氧化锌层1表面进行氧等离子体处理。进一步地，所述铜量子点通过溶液法引入，先将铜量子点均匀分散在溶剂中，在氧化锡层2上旋涂溶液从而在氧化锡层2上形成铜量子点(图中未示出)。进一步地，在形成氧化锡层2后，形成铜量子点之前还对氧化锡层2表面进行电晕放电处理。进一步地，在氧等离子体处理过程中，生成等离子体的气体中还包括氟元素，氟元素与氧元素的比例为1:99-5:95。进一步地，氧化锡层2形成为颗粒堆叠的多孔状(图中未示出)，磁控溅射时采用氧化锡颗粒靶材进行溅射。进一步地，颗粒堆叠的多孔状中颗粒尺寸在8-10nm范围内。进一步地，形成铜量子点后还进行热处理，热处理温度在120-200℃范围内。进一步地，热处理步骤在堆叠形成多层复合膜之后进行。本专利技术提供了一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15-45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8-250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理，解决了目前气体敏感膜制备复杂的问题，使气体敏感膜检测灵敏、制备方便且稳定性高，同时通过对尺寸和结构的优化实现气敏膜的大规模制备及应用。附图中描述关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，其特征在于，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15‑45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8‑250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理。

【技术特征摘要】
1.一种多层复合气体敏感膜，其用于气体传感器中对气体进行探测，其特征在于，包括氧化锌层和氧化锡层，所述氧化锌层和氧化锡层之间互相间隔堆叠，每层均由磁控溅射方法，每一所述氧化锌层和氧化锡层的厚度在15-45nm范围内，堆叠形成的多层复合气体敏感膜的厚度在8-250μm之间，其中在溅射形成氧化锡层后在氧化锡层上形成铜量子点，在溅射形成氧化锌层后还对氧化锌层表面进行氧等离子体处理。2.根据权利要求1所述的多层复合气体敏感膜，其特征在于，所述铜量子点通过溶液法引入，先将铜量子点均匀分散在溶剂中，在氧化锡层上旋涂溶液从而在氧化锡层上形成铜量子点。3.根据权利要求1或2所述的多层复合气体敏感膜，其特征在于，在形成氧化锡层后，形成铜量子点之前还对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞利，
申请(专利权)人：佛山市飞程信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44