一种氢气传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氢气传感器，包括：衬底，其部分表面内凹，形成隔热腔体；下绝缘层，悬浮于所述隔热腔体之上；电极层，位于所述下绝缘层之上；上绝缘层，位于所述电极层之上，且部分所述电极层在所述上绝缘层中裸露；催化材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖部分所述上绝缘层；载体材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖于另一部分所述上绝缘层。通过本实用新型专利技术公开的氢气传感器，能够提高检测精度。能够提高检测精度。能够提高检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气传感器


[0001]本技术涉及氢气传感器
，具体为一种氢气传感器。

技术介绍

[0002]近年来，越来越多的机动车辆和工业生产排放的污染物，正在加速气候变化和加剧一系列严重的健康问题。氢气作为可再生能源，因其清洁性、可持续性和丰富性备受关注。但是，氢气因其无色无味，且属于易燃易爆气体，在使用过程中存在安全隐患，氢气传感技术监测氢气浓度在氢能规模化应用中起着至关重要的作用。
[0003]氢气传感器大致可分为半导体式传感器、电化学式传感器、催化燃烧式传感器、热导式传感器四大类别，其中催化燃烧式氢气传感器在监测气体浓度范围(0
‑
4％)最具优势，且响应速度快，不受环境条件影响，符合应用需求，特别是氢燃料电池汽车的标准。
[0004]传统的催化燃烧式气体传感器采用绕丝式珠状结构，功耗较大(300
‑
500mW左右)，制备工艺不利于批量生产。随着微机电系统(MEMS)技术的发展，MEMS平面结构传感器得到广泛研究。但是现有技术中，通过MEMS加工工艺获的氢气传感器，其微热板均选用全膜结构，且采用裸金属加热丝直接作为催化元件，存在严重的零点漂移问题，直接影响寿命。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题在于：解决氢气传感器存在零点漂移，影响氢气传感器的使用寿命的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种氢气传感器，包括：
[0008]衬底，其部分表面内凹，形成隔热腔体；
>[0009]下绝缘层，悬浮于所述隔热腔体之上；
[0010]电极层，位于所述下绝缘层之上；
[0011]上绝缘层，位于所述电极层之上，且部分所述电极层在所述上绝缘层中裸露；
[0012]催化材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖部分所述上绝缘层；
[0013]载体材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖于另一部分所述上绝缘层。
[0014]在本技术一实施例中，所述上绝缘层和所述下绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化锆中的一种或几种材料的组合。
[0015]在本技术一实施例中，所述催化材料层的材料为钯、铂或者钯铂合金，其厚度为0.1～10μm。
[0016]在本技术一实施例中，所述载体材料层的材料为铝、硅或者铝硅，其厚度为0.1～10μm。
[0017]在本技术一实施例中，所述电极层包括加热电阻丝和测量电极，所述加热电阻丝与所述测量电极连接，且所述测量电极在所述上绝缘层中裸露。
[0018]在本技术一实施例中，所述加热电阻丝以折线形式排布于所述下绝缘层之
上。
[0019]在本技术一实施例中，所述加热电阻丝的材料为铂金属，其厚度为0.1～3μm。
[0020]在本技术一实施例中，所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层与所述第二电极层的制备相同，其两者通过各自的测量电极连接。
[0021]在本技术一实施例中，所述催化材料层位于所述第一电极层之上，所述载体材料层位于所述第二电极层之上。
[0022]在本技术一实施例中，所述隔热腔体呈倒梯形设置。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果是：通过将下绝缘层悬浮在隔热腔体上解决了导热损耗的问题，具有低功耗的特点。同时采用钯薄膜作为催化材料，大大提升了检测精度，通过上绝缘层优化了直接采用裸加热电阻丝作为催化单元存在零点漂移问题，具有较好的稳定性和可靠性，使用寿命长。采用磁控溅射工艺制备载体和催化材料，制备工艺简单，可以实现批量化生产，降低成本，且本技术的氢气传感器性能具有一致性高的特点。
附图说明
[0024]图1为本技术的实施例的氢气传感器的俯视图。
[0025]图2为本技术的实施例的氢气传感器的主视图。
[0026]图3为本技术的实施例的氢气传感器对氢气的灵敏度特性图。
具体实施方式
[0027]为便于本领域技术人员理解本技术技术方案，现结合说明书附图对本技术技术方案做进一步的说明。
[0028]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]请参阅图1和图2所示，本技术提供一种氢气传感器，包括衬底100、下绝缘层200、电极层、上绝缘层400、催化材料层500和载体材料层600。其中，部分衬底100表面内凹，形成隔热腔体110。下绝缘层200悬浮于隔热腔体110之上，电极层位于下绝缘层200之上，上绝缘层400位于电极层之上，且部分电极层在上绝缘层400中裸露。催化材料层500位于上绝缘层400之上，且覆盖部分上绝缘层400，载体材料层500位于上绝缘层400之上，且覆盖另一部分上绝缘层400。
[0030]请参阅图1和图2所示，在本技术的一实施例中，在衬底100的表面利用热氧化方法或者化学气相沉积的方法生长一层氧化硅薄膜，其此时的氧化硅薄膜的厚度例如为1μm。具体的，衬底100例如为硅衬底。
[0031]请参阅图1和所述图2所述，下绝缘层200包括支撑悬梁210和隔热膜220，支撑悬梁210位于衬底100之上，隔热膜220位于支撑悬梁210之上。其中，隔热膜220的材料为氧化硅、氮化硅、氧化锆中的一种或几种材料的组合。
[0032]请参阅图1和图2所示，电极层位于下绝缘层200之上，其电极层包括第一电极层
310和第二电极层320，其中，第一电极层310和第二电极层320的制备工艺相同，分别位于下绝缘层200的两侧。为了使说明书简要明了，本实施例中，以第一电极层310进行说明，但毫无疑问的是，第二电极层320的制备工艺、连接关系和工作原理与第一电极层310相同。第一电极层310包括加热电阻丝311和测量电极312，其加热电阻丝311与测量电极312连接。具体的，在下绝缘层200上通过喷胶光刻定义出第一电极层310和第二电极层320的位置和图形，即定义出两者各自的加热电阻丝311和测量电极312的图形，其中，加热电阻丝311以折线形式排布，然后溅射金属铂，其溅射的铂金属厚度为0.1～3μm，优选的，厚度例如为0.3μm。再用丙酮去胶水后形成加热电阻丝310和测量电极312。其中，第一电极层310和第二电极层320通过各自的测量电极连接，测量电极312还通过引线与连接，间接与外部的装置连接。
[0033]请参阅图1和图2所示，在本技术的一实施例中，上绝缘层400位于电极层之上。具体的，通过化学气相沉积的方法在加热电阻丝311和测量电极312的上方生长一层氧化硅薄膜，此时的氧化硅薄膜厚度例如为1.5μm，即上绝缘层400。再通过光刻定义出用于测量电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气传感器，其特征在于，包括：衬底，其部分表面内凹，形成隔热腔体；下绝缘层，悬浮于所述隔热腔体之上；电极层，位于所述下绝缘层之上；上绝缘层，位于所述电极层之上，且部分所述电极层在所述上绝缘层中裸露；催化材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖部分所述上绝缘层；载体材料层，位于所述上绝缘层之上，且覆盖于另一部分所述上绝缘层。2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述上绝缘层和所述下绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化锆中的一种或几种材料的组合。3.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述催化材料层的材料为钯、铂或者钯铂合金，其厚度为0.1～10μm。4.根据权利要求1所述氢气传感器，其特征在于，所述载体材料层的材料为铝、硅或者铝硅，其厚度为0.1～10μm。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋菊，谢东成，荣钱，姚冬婷，杨正，陈江军，
申请(专利权)人：微纳感知合肥技术有限公司，
类型：新型
国别省市：