【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体传感领域，更具体地，涉及用p型半导体的气体传感，甚至更具体地，涉及用铜铁矿型(delafossite-type，赤铜铁矿型)铜氧化物的臭氧传感。
技术介绍
1、shu zhou,xiaodong fang,zanhong deng,da li,weiwei dong,ruhua tao,gangmeng,tao wang,room temperature ozone sensing properties of p-type cucro2nanocrystals,sensors and actuators b:chemical,第143卷,第1期,2009,第119-123页,issn 0925-4005,https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.09.026公开了包括通过水热和溶胶-凝胶法合成的铜铁矿型铜氧化物cucro2的层的臭氧传感器。与需要在大于200℃的温度下工作(操作，运行)的n型半导体气体传感器相反，该臭氧传感器在室温下工作。然而，该臭氧传感器仅能够检测到在ppm范围内的臭氧，即从50ppm开始。然而，在实践中，经常期望检测更低浓度的臭氧，即在ppb(十亿分之一)范围内。
2、shamatuofu bai,sheng-chi chen,song-sheng lin,qian shi,ying-bo lu,shu-mei song,hui sun,review in optoelectronic properties of p-type cucro2transp
技术实现思路
1、技术问题
2、本专利技术的技术问题是克服上面引用的现有技术的至少一种缺点。更具体地，本专利技术的技术问题是提供气体传感器，例如臭氧传感器，其显示出更高的灵敏性、特别是在ppb范围内，良好的选择性、尤其是关于氧(以分子形式o2)，和/或在室温或有限温度下工作。
3、技术方案
4、本专利技术涉及气体传感器，其包括：基板；在所述基板上的铜铁矿型铜氧化物的层；第一电极和第二电极，二者以远的位置接触所述铜铁矿型铜氧化物，以便当在所述第一和第二电极处施加电压时，允许电流通过所述位置之间的所述铜铁矿型铜氧化物；其中所述铜铁矿型铜氧化物为cu0.66cr1.33o2。
5、根据优选的实施方式，所述气体传感器为臭氧传感器。
6、根据优选的实施方式，所述铜铁矿型铜氧化物显示出在与臭氧接触时增加的电导率。
7、根据优选的实施方式，所述气体传感器被配置为在25℃和150℃之间的恒定温度下工作。
8、根据优选的实施方式，所述铜铁矿型铜氧化物显示出至少1nm、优选至少2nm、更优选至少5nm的外表面平均粗糙度。
9、根据优选的实施方式，所述铜铁矿型铜氧化物显示出不大于层厚度的外表面平均粗糙度。
10、有利地，所述铜铁矿型铜氧化物显示出不大于10nm的外表面平均粗糙度。
11、根据优选的实施方式，所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出至少20nm、优选30nm的平均厚度。
12、根据优选的实施方式，所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出不大于200nm、优选不大于250nm的平均厚度。
13、根据优选的实施方式，对所述铜铁矿型铜氧化物进行退火，优选在800℃和1200℃之间的温度下。
14、根据优选的实施方式，所述气体传感器进一步包括设置在所述基板上与所述铜铁矿型铜氧化物的层相反的加热器。
15、根据优选的实施方式，所述基板为微型加热器系统的介电层。
16、根据优选的实施方式，所述气体传感器被配置用于检测在10至100 000ppb浓度范围内的臭氧。
17、本专利技术还涉及测量臭氧的存在和/或浓度的方法，包括使用具有基板、在所述基板上的铜铁矿型铜氧化物的层以及在所述铜铁矿型铜氧化物上在远位置的电极的气体传感器，使所述铜铁矿型铜氧化物与臭氧接触，以及电测量所述铜铁矿型铜氧化物的电阻变化；其中所述气体传感器是根据本专利技术的。
18、根据优选的实施方式，在接触和测量期间，使所述铜铁矿型铜氧化物的层保持在25℃至150℃之间的恒定温度。
19、根据优选的实施方式，该方法进一步包括：确定所述铜铁矿型铜氧化物的电阻变化的斜率，并由所述斜率推导臭氧的浓度。
20、根据优选的实施方式，确定在从使所述铜铁矿型铜氧化物与臭氧接触开始的20和200秒之间的时间段内所述铜铁矿型铜氧化物的电阻变化的斜率。
21、本专利技术还涉及用于制造气体传感器的方法，其包括如下步骤：提供基板；在所述基板上沉积铜铁矿型铜氧化物的层；在所述铜铁矿型铜氧化物上沉积电极；其中所述气体传感器是根据本专利技术的。
22、根据优选的实施方式，在所述基板上沉积所述铜铁矿型铜氧化物的层之后，该方法包括如下进一步的步骤：对所述铜铁矿型铜氧化物的层进行退火。
23、根据优选的实施方式，退火步骤在800℃和1200℃之间的温度下进行。
24、根据优选的实施方式，所述退火步骤通过激光扫描进行。
25、本专利技术的优点
26、本专利技术特别令人感兴趣的是，它提供了臭氧气体传感器，该传感器在低浓度的臭氧下具有良好的灵敏性和选择性，并且在小于150℃的温度、包括25℃的室温下工作。这显著降低了所述气体传感器的功耗，因为不需要加热单元，或者如果需要加热单元的话，与如现有技术中的在显著高于150℃的温度下工作的气体传感器相比，它显示出降低的标称功率、尺寸、成本和功耗。
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1.气体传感器(2)，其为臭氧传感器并且包括：
2.根据权利要求1所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出在与臭氧接触时增加的电导率。
3.根据权利要求1和2之一所述的气体传感器(2)，其中所述气体传感器被配置为在25℃和150℃之间的恒定温度下工作。
4.根据权利要求1至3之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出至少1nm、优选至少2nm、更优选至少5nm的外表面平均粗糙度。
5.根据权利要求1至4之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出不大于层厚度的外表面平均粗糙度。
6.根据权利要求1至5之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出至少20nm、优选30nm的平均厚度e。
7.根据权利要求1至6之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出不大于200nm、优选不大于250nm的平均厚度e。
8.根据权利要求1至7之一所述的气体传感器(2)，其中对所述铜铁矿型铜氧化物进行退火。
9.根据权利要求1
10.根据权利要求1至8之一所述的气体传感器(2)，其中所述基板为微型加热器系统的介电层。
11.根据权利要求1至10之一所述的气体传感器(2)，其中所述气体传感器被配置用于检测10至100 000ppb浓度范围内的臭氧。
12.测量臭氧的存在和/或浓度的方法，包括使用具有基板(4)、在所述基板(4)上的铜铁矿型铜氧化物(6)的层、在所述铜铁矿型铜氧化物(6)上在远位置的电极(8，10)的气体传感器(2)，使所述铜铁矿型铜氧化物(6)与臭氧接触，以及电测量所述铜铁矿型铜氧化物(6)的电阻变化；其特征在于
13.根据权利要求12所述的方法，其中在接触和测量期间，使所述铜铁矿型铜氧化物(6)的层保持在25℃至150℃之间的温度。
14.根据权利要求12和13之一所述的方法(2)，进一步包括确定所述铜铁矿型铜氧化物(6)的电阻变化的斜率，并由所述斜率推导臭氧的浓度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中确定在从使所述铜铁矿型铜氧化物(6)与臭氧接触开始的20和200秒之间的时间段内所述铜铁矿型铜氧化物的电阻变化的斜率。
16.用于制造气体传感器(2)的方法，包括如下步骤：
17.根据权利要求16所述的方法，在所述基板(4)上沉积所述铜铁矿型铜氧化物(6)的层之后，包括如下进一步的步骤：
18.根据权利要求17所述的方法，其中退火步骤在800℃和1200℃之间的温度下进行。
19.根据权利要求17所述的方法，其中退火步骤通过激光扫描进行。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.气体传感器(2)，其为臭氧传感器并且包括：
2.根据权利要求1所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出在与臭氧接触时增加的电导率。
3.根据权利要求1和2之一所述的气体传感器(2)，其中所述气体传感器被配置为在25℃和150℃之间的恒定温度下工作。
4.根据权利要求1至3之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出至少1nm、优选至少2nm、更优选至少5nm的外表面平均粗糙度。
5.根据权利要求1至4之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物显示出不大于层厚度的外表面平均粗糙度。
6.根据权利要求1至5之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出至少20nm、优选30nm的平均厚度e。
7.根据权利要求1至6之一所述的气体传感器(2)，其中所述铜铁矿型铜氧化物的层显示出不大于200nm、优选不大于250nm的平均厚度e。
8.根据权利要求1至7之一所述的气体传感器(2)，其中对所述铜铁矿型铜氧化物进行退火。
9.根据权利要求1至8之一所述的气体传感器(2)，进一步包括设置在所述基板(4)上与所述铜铁矿型铜氧化物(6)的层相反的加热板(16)。
10.根据权利要求1至8之一所述的气体传感器(2)，其中所述基板为微型加热器系统的介电层。
11.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·安图内斯阿方索，D·勒诺布勒，
申请(专利权)人：卢森堡科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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