專利名稱：?jiǎn)胃鶞?zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫敏傳感器，具體地講，涉及一種單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器。
背景技術(shù)：
氫氣的檢漏、監(jiān)測(cè)是急待解決的問題，它關(guān)系到氫的生產(chǎn)、使用與人身、設(shè)備的安全，因此，氫敏傳感器的研究具有非常重要的意義。氫敏材料是氫敏傳感器的基礎(chǔ)，它的研究開發(fā)直接制約著氫敏傳感器的應(yīng)用和發(fā)展。半導(dǎo)體金屬氧化物型氫敏材料與其他氫敏材料相比，對(duì)氫氣的選擇性好，靈敏度好，使用壽命長(zhǎng)，但其工作溫度一般都比較高。二氧化錫材料在眾多半導(dǎo)體金屬氧化物氫敏材料中具有非常好的氫敏特性，而準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料與傳統(tǒng)的體、膜材質(zhì)的二氧化錫氫敏材料相比，由于是站在原子尺 度上，具有更好的比表面特性，因此會(huì)提供大量物質(zhì)通道，且導(dǎo)通電阻很小，所以會(huì)有利于氫敏傳感器向微型化、便于集成化、低能耗化、高靈敏度、高響應(yīng)性、高穩(wěn)定性方向發(fā)展。盡管各國(guó)科學(xué)家在準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料氫敏傳感器研制方面取得了一定的進(jìn)展，但是目前，關(guān)于準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料氫敏傳感器的研究還存在三大技術(shù)瓶頸問題第一，器件的穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步提高，其關(guān)鍵決定因素之一便是要求準(zhǔn)一維二氧化錫納米氫敏材料的尺度均勻性進(jìn)一步完善；第二，器件的靈敏度、檢測(cè)下限及恢復(fù)-響應(yīng)特性等檢測(cè)性能有待于進(jìn)一步提高。而其關(guān)鍵決定因素之一便是通過控制生長(zhǎng)以進(jìn)一步降低準(zhǔn)一維二氧化錫納米氫敏材料的尺度，從而保證具有更好的比表面特性；或者，以表面摻雜、表面處理以及表面涂覆催化層為主要表面修飾技術(shù)的進(jìn)一步研究是提高傳感器檢測(cè)能力的有效手段；第三，器件的體積有待于進(jìn)一步減小，使其微型化、輕薄化、低能耗化，便于集成化是未來傳感器發(fā)展的趨勢(shì)，而關(guān)鍵決定因素之一便是可以通過完善制作工藝或精簡(jiǎn)器件結(jié)構(gòu)來趨于實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足提出的一種新型單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
通過聚焦離子束光刻掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)將單根的準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏材料的兩端分別緊實(shí)地固定在通過磁控濺射與光刻相結(jié)合的微加工方式制備的電極上，以制成自加熱增強(qiáng)型單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏微納傳感器。所述單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，包括基底及其上方的絕緣層、所述絕緣層上方搭載有若干電極，所述電極間通過單根同軸納米電纜連接，所述單根同軸納米電纜采用錫內(nèi)芯，所述錫內(nèi)芯外面包有一層二氧化錫外殼。進(jìn)一步地，所述單根同軸納米電纜的錫內(nèi)芯直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼厚度約為5nm。
進(jìn)一步地，所述基底主要采用硅片制成，所述絕緣層材料主要為二氧化硅。進(jìn)一步地，所述電極為鉬電極。進(jìn)一步地，所述單根同軸納米電纜上設(shè)有一層鉬補(bǔ)丁。本發(fā)明的有益效果在于單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜的二氧化錫納米管殼層的平均厚度為5nm，以此為基礎(chǔ)將納米電纜的核殼尺度可控及均勻性方面、二氧化錫納米管殼層的表面摻雜等方面做改進(jìn)，那么 此納米電纜就可以成功作為新型氫敏層用于氫敏傳感器中，有效緩解在目前準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料氫敏傳感器的研究中所面臨的前兩大技術(shù)瓶頸問題。單根準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料存在自加熱效應(yīng)，然而這種自加熱效應(yīng)顯得較為單純、薄弱。但若將單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜作為自加熱材料，那么，在通電過程中，除了在電纜的二氧化錫納米管殼層中會(huì)出現(xiàn)上述報(bào)道中的自加熱效應(yīng)之外，在電纜的錫金屬納米線核中，會(huì)發(fā)生電能向熱能的高效轉(zhuǎn)化。經(jīng)估算，若在電流為InA,錫納米線核尺度為20nm，30秒的時(shí)間內(nèi)，錫納米線核的溫升可至200°C (準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜中的錫納米線核由于外面二氧化錫納米管殼層的一維束縛作用，而具有超熱穩(wěn)定性)，這樣的話，準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜中的錫納米線核可以作為高效的自加熱裝置向外面的二氧化錫納米管殼層供熱，以使外面的二氧化錫納米管殼層的自加熱效應(yīng)顯著增強(qiáng)。這樣的自加熱增強(qiáng)型核、殼結(jié)構(gòu)不但滿足了外面二氧化錫納米管殼層在進(jìn)行氫敏測(cè)試時(shí)對(duì)于高溫工作條件的需求，而且也可以省略存在于目前準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料或傳統(tǒng)的二氧化錫體材料氫敏傳感器中或外部測(cè)試裝置中的加熱部件的制備工序，從而使氫敏傳感器件更加簡(jiǎn)捷化、微型化、輕薄化、低能耗化、便于集成化，測(cè)試更加簡(jiǎn)單化。因此，將單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜用于氫敏微納傳感器的制備中，可以有效緩解在目前準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料氫敏傳感器的研究中所面臨的三大技術(shù)瓶頸問題。


圖I為本發(fā)明納米電纜搭載結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明納米電纜搭載結(jié)構(gòu)俯視 附圖標(biāo)記1、基底；2、絕緣層；3、電極；4、錫內(nèi)芯；5、_■氧化錫外殼；6、鉬補(bǔ)丁 ；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述
通過聚焦離子束光刻掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)將單根的準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏材料的兩端分別緊實(shí)地固定在通過磁控濺射與光刻相結(jié)合的微加工方式制備的電極3上，以制成自加熱增強(qiáng)型單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏微納傳感器。如圖I及圖2所示，所述單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，包括基底I及其上方的絕緣層2、所述絕緣層2上方搭載有若干電極3，所述電極3間通過單根同軸納米電纜連接，所述單根同軸納米電纜采用錫內(nèi)芯4，所述錫內(nèi)芯4外面包有一層二氧化錫外殼5。優(yōu)選地，所述單根同軸納米電纜的錫內(nèi)芯4直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼5厚度約為5nm。
優(yōu)選地，所述基底I主要采用硅片制成，所述絕緣2層材料主要為二氧化硅。優(yōu)選地，所述電極3為鉬電極。優(yōu)選地，所述單根同軸納米電纜上設(shè)有一層鉬補(bǔ)丁 6。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本 發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，包括基底及其上方的絕緣層、所述絕緣層上方搭載有若干電極，所述電極間通過單根同軸納米電纜連接，其特征在于所述單根同軸納米電纜采用錫內(nèi)芯，所述錫內(nèi)芯外面包有一層二氧化錫外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，其特征在于所述單根同軸納米電纜的錫內(nèi)芯直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼厚度約為5nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，其特征在于所述基底主要采用硅片制成，所述絕緣層材料主要為二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，其特征在于所述電極為鉬電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，其特征在于所述單根同軸納米電纜上設(shè)有一層鉬補(bǔ)丁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫敏傳感器，所述單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器，包括基底及其上方的絕緣層、所述絕緣層上方搭載有若干電極，所述電極間通過單根同軸納米電纜連接，所述單根同軸納米電纜采用錫內(nèi)芯，所述錫內(nèi)芯外面包有一層二氧化錫外殼。本發(fā)明的有益效果在于單根準(zhǔn)一維二氧化錫-錫同軸納米電纜的二氧化錫納米管殼層的平均厚度為5nm，以此為基礎(chǔ)將納米電纜的核殼尺度可控及均勻性方面、二氧化錫納米管殼層的表面摻雜等方面做改進(jìn)，那么此納米電纜就可以成功作為新型氫敏層用于氫敏傳感器中，有效緩解在目前準(zhǔn)一維二氧化錫納米材料氫敏傳感器的研究中所面臨的前技術(shù)瓶頸問題。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102879527SQ201210363559
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者王冰, 鄭照強(qiáng), 吳環(huán)宇 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)