气体感测器制造技术

本发明专利技术提供了一种气体感测器，包括：一基板；多个电极，形成于该基板上；以及一金属层，形成于该基板与多个该电极上，其中该金属层包括多个第一分子与多个第二分子，多个该第二分子掺杂于多个该第一分子中，其中每一第一分子包括一金属粒子与多个碳链，多个该碳链连接该金属粒子的表面，以及每一第二分子包括共轭结构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
气体感测器


[0001]本专利技术有关于一种气体感测器，特别是有关于一种可有效避免纳米金属粒子聚集的气体感测器。

技术介绍

[0002]一般来说，气体感测器可分为六大类型，分别是金属氧化物型(metal oxide)、导电聚合物型(conductive polymer)、光触媒型(optical catalyst)、石英晶体微天平型(quartz crystal microbalance)、表面声波型(surface acoustic wave)以及化学电阻型(chemi-resistor)。
[0003]在化学电阻型的气体感测器中，常使用纳米金粒子作为感测材料，然而，此材料存在着两大问题，其一是提供纳米金粒子稳定性的保护剂(capping agent)导电性较低，造成其成膜后的纳米金薄膜电阻值过高且不易控制，通常达数十至数百Mega欧姆，使得本领域技术人员在设计后端讯号处理电路时常遇到相当大的困难，其二则是元件寿命的问题，由于纳米金粒子本身的特性即会不断随时间而聚集(aggregation)，造成感测时的电阻值变化率持续降低，最后导致感测器无法使用。
[0004]因此，开发一种可有效避免纳米金属粒子聚集及提升感测效能的气体感测器是众所期待的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种气体感测器。
[0006]根据本专利技术的一实施例，提供一种气体感测器(gas sensor)。该气体感测器包括：一基板；多个电极，形成于该基板上；以及一金属层，形成于该基板与多个该电极上，其中该金属层包括多个第一分子与多个第二分子，多个该第二分子掺杂于多个该第一分子中，其中每一第一分子包括一金属粒子与多个碳链，多个该碳链连接该金属粒子的表面，以及每一第二分子包括共轭结构。
[0007]在部分实施例中，该第一分子中的该金属粒子包括金、银、铜、锡、钯、铂、镍、钴铝。
[0008]在部分实施例中，该第一分子中的该碳链其碳数介于6-24之间。
[0009]在部分实施例中，该第一分子中的该碳链通过定锚单元(anchor unit)连接该金属粒子的表面。
[0010]在部分实施例中，该定锚单元包括硫原子、磷原子或氮原子。
[0011]在部分实施例中，该第二分子包括含氮环状共轭结构、含硫环状共轭结构或含双键环状共轭结构中的一种或几种的组合。
[0012]在部分实施例中，该第二分子包括在部分实施例中，该第二分子包括在部分实施例中，该第二分子包括
[0013]在部分实施例中，该第二分子包括以官能基修饰的含氮环状共轭结构、含硫环状共轭结构、含双键环状共轭结构中的一种或几种的组合。
[0014]在部分实施例中，该第二分子包括在部分实施例中，该第二分子包括在部分实施例中，该第二分子包括其中官能基R包括-O-(CH2)
n
H、-O-(CH2CH2O)
n
CH3、-S(CH2)
n
H、-O-(CH2CH2O)
n
SH、SH、n介于0-24。
[0015]在部分实施例中，该第二分子于该第一分子的掺杂浓度比例介于1:2-1:100000之间。在部分实施例中，该第二分子于该第一分子的掺杂浓度比例介于1:20-1:10000之间。换言之，在部分实施例中，该第二分子的数量与该第一分子的数量比例介于1:2-1:100000之间。在部分实施例中，该第二分子的数量与该第一分子的数量比例介于1:20-1:10000之间。
[0016]在部分实施例中，该第一分子与该第二分子形成物理性混合。
[0017]在部分实施例中，该第一分子与该第二分子形成共价键结。
[0018]在部分实施例中，该第一分子中的该金属粒子与该第二分子中的该官能基形成共价键结。
[0019]在部分实施例中，该气体感测器侦测的目标气体包括挥发性有机化合物(volatileorganic compounds)气体。
[0020]在部分实施例中，该气体感测器侦测的目标气体包括胺类气体、氮氧化物气体、或
爆炸性气体，例如甲烷、工业用易燃气体等。
[0021]本专利技术将具有共轭结构的有机化合物，例如卟啉(porphyrin，)、酞菁(phthalocyanine，)或萘酞菁(naphthalocyanine，)掺杂、导入于纳米金属粒子中，并通过进一步的官能基修饰增加两者间的结合稳定度。本专利技术可通过调整及最适化有机化合物的掺杂浓度增加导电通路(conductive path)，精准地控制感测器的电阻值使其维持在所需要的范围内，以有效降低感测器与半导体制程以及讯号处理电路间的整合难度，且由于掺杂的有机化合物将纳米金属粒子间的距离撑开，而有效减缓了纳米金属粒子间的聚集(aggregation)行为，进而提升元件寿命，此外，掺杂的有机化合物及其侧链官能基由于具有非极性特性，除对极性气体具有一定的感测效果外，对于非极性气体来说更是容易抓取，增加电阻值的变化，达到讯号放大的效果，感测器效能(灵敏度)得以进一步提升。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的剖面示意图；
[0023]图2是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的金属层的示意图；
[0024]图3是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的金属层的示意图；
[0025]图4是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的物性(电阻)测试结果示意图；
[0026]图5是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的物性(电阻变化)测试结果示意图；
[0027]图6是本专利技术的一实施例中所提供的气体感测器的物性(电阻变化)测试结果示意图。
[0028]主要附图标号说明：
[0029]10 气体感测器；
[0030]12 基板；
[0031]14 电极；
[0032]16 金属层；
[0033]18 第一分子；
[0034]20 第二分子；
[0035]22 金属粒子；
[0036]24 碳链；
[0037]26 定锚单元；
[0038]28 核心结构；
[0039]30 官能基。
具体实施方式
[0040]为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。
[0041]请参阅图1，根据本专利技术的一实施例，提供一种气体感测器10。图1为气体感测器10的剖面示意图。
[0042]在图1中，气体感测器10包括基板12、多个电极14以及金属层16。电极14形成于基板12上。金属层16形成于基板12与电极14上，例如，金属层16全面性地形成于基板12与电极14上。在部分实施例中，基板12可包括硅、金属氧化物或其他适合的基板材料。在部分实施例中，电极14可包括金、银、铜或其他适合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体感测器，包括：一基板；多个电极，形成于该基板上；以及一金属层，形成于该基板与多个该电极上，其中该金属层包括多个第一分子与多个第二分子，多个该第二分子掺杂于多个该第一分子中，其中每一第一分子包括一金属粒子与多个碳链，多个该碳链连接该金属粒子的表面，以及每一第二分子包括共轭结构。2.根据权利要求1所述的气体感测器，其中，该第一分子中的该金属粒子包括金、银、铜、锡、钯、铂、镍、钴或铝。3.根据权利要求1所述的气体感测器，其中，该第一分子中的该碳链其碳数介于6-24之间。4.根据权利要求1所述的气体感测器，其中，该第一分子中的该碳链通过定锚单元连接该金属粒子的表面。5.根据权利要求4所述的气体感测器，其中，该定锚单元包括硫原子、磷原子或氮原子。6.根据权利要求1所述的气体感测器，其中，该第二分子包括含氮环状共轭结构、含硫环状共轭结构或含双键环状共轭结构中的一种或几种的组合。7.根据权利要求1所述的气体感测器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄柏恺，蔡明志，简志轩，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：