本发明专利技术涉及一种基于光和温度调控的气体传感器阵列，至少包括基底和设置在基底上的由若干传感像素排布形成的传感像素阵列，传感像素包括至少一个加热组件、气敏单元和至少一个发光二极管，气敏单元设置于加热组件和发光二极管之间，加热组件以与气敏单元相对应的方式设置在基底内，发光二极管设置在其照射范围能够覆盖气敏单元表面的空间位置，在加热组件的温度参数和发光二极管的光参数分别独立变化的情况下，气敏单元中的电阻基于温度参数、光参数及其温度参数和光参数构成的组合参数的影响形成对于气体氛围具有差异化影响的若干种电阻参数，从而基底上的传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。气体传感器阵列。气体传感器阵列。
【技术实现步骤摘要】
一种通过调控光和温度制备气体传感器阵列的方法及装置
[0001]本专利技术属于气体传感
，尤其涉及一种通过调控光和温度制备气体传感器阵列的方法及装置。
技术介绍
[0002]传统的金属氧化物气体传感器由于对多种气体存在交叉响应，因而具有较差的气体选择性，容易受干扰气体影响。将有差异的多个金属氧化物气体传感器作为多个像素集成到传感器阵列中，可根据阵列中传感器的差异性响应生产对不同气体或混合气体的响应模式，利用模式识别算法或神经网络，可有效分辨不同气体，及检测混合气体中各组分的浓度。传感器阵列并非简单将多个传感器放置在一起，未来的技术发展趋势更在于传感器阵列的简单制备，与高度集成。
[0003]现有的气体传感器阵列多为平面结构，通过将多个叉指电极(Finger Electrode)或多个源漏电极对(Source
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Drain Electrode Pair)集成在单块基底上，并沉积不同的气体传感器材料，配合打线接合，可将传感器阵列的信号引出至芯片载体上。另一种制备阵列的方式，是采用同种材料，通过温度或光学进行调控。由于不同温度或者光照条件下传感器的相应特征亦不相同，通过进行温度或者光的周期性调控，可实现单一材料传感器在调控周期内的不同时间的差异性响应，达到传感器阵列的效果。利用不同气敏材料制备气体传感器阵列的方法，可利用不同材料对气体的特异性反应，根据目标气体快速选择气敏材料。但由于不同材料制备方法各异，要制备大型传感器阵列(如10x10共100个像素)将非常困难。而采用同种气敏材料，并使用温度或者光学调控的方法，虽然可以使用细致的温度或光学梯度，快速产生上万个虚拟传感器，然而由于同种材料本身的限制，难以对某些非敏感的气体产生响应，限制了其应用场景。
[0004]例如，公开号为CN107219270B的专利文献，其公开了一种新型基于还原氧化石墨烯
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二硫化钨复合材料氨气气体传感器的制备工艺，包括气敏复合材料以及传感器基板，复合气敏材料是利用一步水热合成获得的纳米材料，所述的气敏材料均匀涂覆与传感器基板的金叉指电极上，传感器基板背面加热板的瞬间加热温度是140℃，加热恢复时间是随检测气体浓度线性变化。本专利技术的还原氧化石墨烯
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二硫化钨复合材料在室温环境中对氨气表现出良好的响应性能，具有良好的选择性、稳定性以及可重复性等。此专利技术中的气体传感器恢复阶段，使用瞬态加热在有效缩短还原所需时间的同时，不会对气体敏感材料的性能产生影响，具体瞬态加热时间可以根据探测获得的气体浓度进行设定。
[0005]中国专利CN110687170A公开了一种基于紫外光波段的TiO2/SnO2甲醛气体传感器，其特征在于，该TiO2/SnO2甲醛气体传感器主要由紫外光光源、气敏材料以及叉指电极板组成，所述气敏材料涂覆在所述叉指电极板表面，涂覆厚度为1μm～100μm；所述的气敏材料成分为二氧化锡和二氧化钛异质结复合纳米材料。该专利通过利用紫外光照射来促进气敏材料的敏感性，消除加热组件以减少气敏材料的热量影响，但是其没有涉及紫外光的调节与气敏材料的改变相关联的内容。
[0006]中国专利CN102735712B公开了一种基于微井的气体传感器阵列，其特征在于：包括至少4个独立的微井单元，每个微井单元包括SOI晶片，所述SOI晶片顶部硅层面上从下到上依次设置有氧化硅掩膜层、加热电极层、氧化硅层、叉指电极，所述叉指电极上设置有矩形的微井隔离层，所述微井内设置有复合敏感膜层，所述SOI晶片的硅基底成“凹面型”，且凹面的两脚上均设置有氧化硅层。该专利公开了通过加热电极来独立控制温度，从而提高了传感器的灵敏度和响应恢复时间的内容。但是该专利也没有涉及通过光的调节来改变漆面材料对不同气体的灵敏度的内容。
[0007]如上所述，现有技术中没有将光和温度同时作为调节因素来改变气敏材料对不同气体的响应灵敏度。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供一种基于光和温度调控的气体传感器阵列，至少包括基底和设置在所述基底上的由若干传感像素排布形成的传感像素阵列，所述传感像素至少包括至少一个加热组件、气敏单元和至少一个发光二极管，所述气敏单元设置于所述加热组件和发光二极管之间，其中，至少一个所述加热组件以与所述气敏单元相对应的方式设置在所述基底内，至少一个发光二极管设置在其照射范围能够覆盖所述气敏单元表面的空间位置，在所述加热组件的温度参数和所述发光二极管的光参数分别独立变化的情况下，所述气敏单元中的电阻基于所述温度参数、所述光参数及其所述温度参数和所述光参数构成的组合参数的影响形成对于气体氛围具有差异化响应的若干种电阻参数，在至少两个传感像素的温度或光非同步变化的情况下，所述基底上的传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。本专利技术能够明显地大幅度增加了传感器阵列能够探测的气体种类。即使在探测气体种类数量相同的情况下，本专利技术也能够以指数级缩小传感器阵列的体积，实现纳米级别的传感器阵列体积，占用的空间体积更小。
[0010]优选的，在所述发光二极管的光参数按照与时间相关的光变化曲线单独变化的情况下，所述气敏单元形成与所述光变化曲线对应的电阻变化曲线，从而构成对气体氛围具有若干种与时间相关的差异性响应的独立传感像素。有利于通过时间维度的扩展来丰富能够探测的气体分子的种类。
[0011]优选的，在所述发光二极管的光参数按照与时间相关的光变化曲线单独变化的情况下，所述传感像素阵列中的独立传感像素内的所述发光二极管的光参数非同步变化，从而所述传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。有利于通过不同传感像素的气体分子探测时间错序的方式来克服对同一种气体分子探测间隔较长导致的响应延迟的缺陷，提高气体传感器阵列的灵敏度。
[0012]优选的，在所述加热组件的温度参数按照与时间相关的温度变化曲线单独变化的情况下，所述气敏单元形成与所述温度变化曲线对应的电阻变化曲线，从而构成对气体氛围具有若干种与时间相关的差异性响应的独立传感像素。有利于通过调控温度来增加探测
的气体种类，从而避免对光较敏感的气体分子的损失性探测。
[0013]优选的，在所述加热组件的温度参数按照与时间相关的温度变化曲线单独变化的情况下，所述传感像素阵列中的独立传感像素内的所述加热组件的温度参数非同步变化，从而所述传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。有利于通过不同传感像素的气体分子探测时间错序的方式来克服对同一种气体分子探测间隔较长导致的响应延迟的缺陷，提高气体传感器阵列的灵敏度。
[0014]优选的，在独立传本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，至少包括基底(10)和设置在所述基底(10)上的由若干传感像素排布形成的传感像素阵列，所述传感像素至少包括至少一个加热组件(20)、气敏单元和至少一个发光二极管(50)，所述气敏单元设置于所述加热组件(20)和发光二极管(50)之间，其中，至少一个所述加热组件(20)以与所述气敏单元相对应的方式设置在所述基底(10)内，至少一个发光二极管(50)设置在其照射范围能够覆盖所述气敏单元表面的空间位置，在所述加热组件(20)的温度参数和所述发光二极管(50)的光参数分别独立变化的情况下，所述气敏单元中的电阻基于所述温度参数、所述光参数及其所述温度参数和所述光参数构成的组合参数的影响形成对于气体氛围具有差异化响应的若干种电阻参数，在至少两个传感像素的温度或光非同步变化的情况下，所述基底(10)上的传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。2.根据权利要求1所述的基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，在所述发光二极管(50)的光参数按照与时间相关的光变化曲线单独变化的情况下，所述气敏单元形成与所述光变化曲线对应的电阻变化曲线，从而构成对气体氛围具有若干种与时间相关的差异性响应的独立传感像素。3.根据权利要求2所述的基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，在所述发光二极管(50)的光参数按照与时间相关的光变化曲线单独变化的情况下，所述传感像素阵列中的独立传感像素内的所述发光二极管(50)的光参数非同步变化，从而所述传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。4.根据权利要求3之一所述的基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，在所述加热组件(20)的温度参数按照与时间相关的温度变化曲线单独变化的情况下，所述气敏单元形成与所述温度变化曲线对应的电阻变化曲线，从而构成对气体氛围具有若干种与时间相关的差异性响应的独立传感像素。5.根据权利要求3所述的基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，在所述加热组件(20)的温度参数按照与时间相关的温度变化曲线单独变化的情况下，所述传感像素阵列中的独立传感像素内的所述加热组件(20)的温度参数非同步变化，从而所述传感像素阵列形成在同一时刻对气体氛围存在若干种差异性响应的气体传感器阵列。6.根据权利要求4所述的基于光和温度调控的气体传感器阵列，其特征在于，在独立传感像素的由加热组件(20)按照温度变化曲线的温度变化过程和由发光二极管(50)按照光变化曲线的光变化过程交替进行的情况下，所述传感像素阵列中的至少两个独立传感像素以非同步变化的方式对气体形...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚元兵，廖树伟，丘勇才，
申请(专利权)人：艾感科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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