多功能异质结金属氧化物气体传感器制造技术

提供了一种识别气体的方法。该方法包括提供包括至少两个堆叠的金属氧化物层的气体传感器器件，其中在存在气体的情况下气体传感器器件的电导的变化随着堆叠的金属氧化物层的温度而变化。该方法包括使气体接近堆叠的金属氧化物层。该方法还包括在多个温度下当气体接近堆叠层时测量气体传感器器件的电导以产生温度

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多功能异质结金属氧化物气体传感器


[0001]本公开涉及多功能异质结金属氧化物气体传感器，以及制造多功能异质结金属氧化物气体传感器的方法。

技术介绍

[0002]由于它们的化学电阻特性，金属氧化物半导体(MOX或MOS)材料已经被用作气体感测元件。SnO2，一种n型MOX，是用于商业设备和MOX类型平台的材料的一个例子，因为它提供了灵敏度和稳定性(即，对随时间信号衰减的弹性)之间的良好折衷。在多传感器气体传感解决方案(即，电子鼻)的背景下，获取不同的、线性独立的传感器输出是使得能够识别不同的挥发性物质和混合物的因素。

技术实现思路

[0003]某些实施例涉及一种识别气体的方法。该方法包括提供包括至少两个堆叠的金属氧化物层的气体传感器器件，其中在存在气体的情况下气体传感器器件的电导的变化随着堆叠的金属氧化物层的温度而变化。该方法包括使气体接近堆叠的金属氧化物层。该方法还包括在多个温度下当气体接近堆叠层时测量气体传感器器件的电导以产生温度
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电导曲线。该方法还包括基于温度
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电导曲线识别感兴趣的气体。
[0004]某些实施例涉及多功能异质结金属氧化物气体传感器器件。该气体传感器器件包括：衬底；形成在衬底上的至少两个电极；形成在衬底和电极上的第一金属氧化物层；以及形成在第一金属氧化物层上的第二金属氧化物层。在存在气体的情况下，气体传感器器件的电导的变化随着第一和第二金属氧化物层的温度而变化。
[0005]上述
技术实现思路
并非旨在描述本公开的每个所示实施例或每种实施方式。
附图说明
[0006]本申请中包括的附图并入说明书中并形成说明书的一部分。它们示出了本公开的实施例，并且与说明书一起解释了本公开的原理。附图仅说明某些实施例，而不限制本公开。
[0007]图1是描绘根据实施例的具有双层结构的异质结金属氧化物气体传感器器件的横截面图。
[0008]图2A是示出根据实施例的具有n型金属氧化物材料成分的示例异质结金属氧化物气体传感器器件在暴露于分析物气体时的电阻随时间变化的曲线图。
[0009]图2B是示出根据实施例的具有p型金属氧化物材料成分的示例异质结金属氧化物气体传感器器件在该器件暴露于分析物气体时的电阻随时间变化的曲线图。
[0010]图3是示出根据实施例的示例异质结金属氧化物气体传感器器件在不同工作温度下电阻随时间变化的曲线图。
[0011]图4是示出根据实施例的示例异质结金属氧化物气体传感器器件在不同工作温度
下电阻随时间变化的曲线图。
[0012]图5是示出根据实施例的暴露于不同气体的示例异质结金属氧化物气体传感器器件的电阻随时间变化的曲线图。
[0013]图6是示出根据实施例的暴露于不同气体的示例异质结金属氧化物气体传感器器件的电阻随时间变化的曲线图。
[0014]图7是根据实施例的处理系统的框图。
[0015]图8是根据实施例的具有一个或多个计算节点的说明性云计算环境的框图，其中本地计算设备由云客户用来与所述一个或多个计算节点通信。
[0016]图9是根据各实施例的由云计算环境提供的一组功能抽象层的框图。
[0017]图10是示出训练人工智能(AI)模型的过程以及将AI模型应用于气体传感器数据的流程图。
[0018]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的。为了简单起见并且为了帮助理解所示实施例，可能没有示出在商业上可行的实施例中可能有用或必要的公知元件。
具体实施方式
[0019]本公开描述了多功能异质结金属氧化物气体传感器和制造多功能异质结金属氧化物气体传感器的方法。具体地，本公开描述了多功能异质结金属氧化物气体传感器器件，其包括具有不同感测性质的两个或更多个MOX薄膜。在一个实例中，第一层是n型SnO2层，第二层是p型NiO层。通过改变工作温度，该多层器件的响应从顶层(例如，p型层)主导改变为底层(例如，n型层)主导。因此，术语“多功能”可以指气体传感器根据操作温度和/或不同薄膜的材料成分而具有p型响应特性或n型响应特性中的任一个(或两者)的能力。在其它实施例中，在多个不同的n型(或p型)层的情况下，响应特性可以是这些层中的任一个的响应特性，或者是这些层的组合的响应特性。该叠层有效地用作多路传感器，其中通过改变操作温度，可以根据需要单独地访问每层的感测特性和对气体的不同响应，或者它们的组合。
[0020]本文参照相关附图描述本公开的各种实施例。在不脱离本公开的范围的情况下，可以设计出替代实施例。注意，在以下描述和附图中的元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，上方、下方、相邻等)。除非另外指明，这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本公开不旨在在这方面进行限制。因此，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接位置关系。作为间接位置关系的一个例子，本说明书中提到在层“B”上形成层“A”包括这样的情况，其中一个或多个中间层(例如层“C”)在层“A”和层“B”之间，只要层“A”和层“B”的相关特性和功能基本上不被中间层改变。
[0021]以下定义和缩写用于解释权利要求和说明书。如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“带有”、“包含有”、“包括有“、”拥有“或其任何其它变型旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列要素的组合物、混合物、工艺、方法、制品或装置不一定仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或此类组合物、混合物、工艺、方法、制品或装置固有的其他要素。
[0022]为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应涉及所描述的结构和方法，如附图中所定向的。术语“覆盖”、“在顶部上”、“在
……
顶上”、“定位在”或“定位在顶部”表示第一元件(例如第一结构)存在于第二元件
(例如第二结构)上，其中中间元件例如界面结构可存在于第一元件和第二元件之间。术语“直接接触”是指第一元件(例如第一结构)和第二元件(例如第二结构)在两个元件的界面处没有任何中间的导电、绝缘或半导体层的情况下连接。应注意，术语“对
……
具有选择性“，例如，“第一元件对第二元件具有选择性”意指第一元件可被蚀刻，且第二元件可充当蚀刻停止层。
[0023]为了简洁起见，在此可能详细描述或可能不详细描述与半导体器件和集成电路(IC)制造有关的常规技术。此外，本文所述的各种任务和过程步骤可并入具有本文未详细描述的额外步骤或功能性的更综合程序或过程中。特别是，半导体器件和基于半导体的IC的制造中的各种步骤是公知的，因此为了简洁起见，许多传统步骤将在此仅简要提及或将被完全省略而不提供公知的工艺细节。
[0024]通常，用于形成将被封装到IC中的微芯片(或气体传感器器件)的各种工艺分为四个一般类别，即，膜沉积、去除/蚀刻、半导体掺杂和图案化/光刻。
[0025]沉积是将材料生长、涂覆或以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种识别气体的方法，所述方法包括：提供包括至少两个堆叠的金属氧化物层的气体传感器器件，其中在存在气体的情况下所述气体传感器器件的电导的变化随着所述堆叠的金属氧化物层的温度而变化；使所述气体接近所述堆叠的金属氧化物层；当气体在多个温度下接近堆叠层时，测量所述气体传感器器件的电导以产生温度
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电导器件；以及基于所述温度
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电导曲线识别感兴趣的气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物层中的一者为p型层且所述金属氧化物层中的另一者为n型层。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述p型层的厚度小于所述n型层的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度
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电导曲线取决于所述层的厚度，且其中在识别所述层的某些厚度的所述所关注气体之前确定所述温度
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电导曲线。5.根据权利要求1所述的方法，其中在100℃至500℃的温度范围内产生所述温度
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电导曲线。6.根据权利要求5所述的方法，其中：(i)在所述温度范围的第一部分上，所述器件电导是所述堆叠层中的第一层的特性；以及(ii)在所述温度范围的第二部分上，所述器件电导是所述堆叠层中的第二层的特性。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述温度范围的第三部分之上，所述器件电导是所述堆叠层中的所述第一层和所述堆叠层中的所述第二层两者的特性，所述温度范围的所述第三部分在所述温度范围的所述第一部分和所述温度范围的所述第二部分之间。8.权利要求6的方法，其中随所堆叠层的第一层是n型金属氧化物层，和所述堆叠层中的所述第二是p型金属氧化物层。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体传感器器件包括至少三个堆叠的金属氧化物层。10.根据权利要求1所述的方法，其中：所述金属氧化物层中的一个是p型层，并且所述金属氧化物层中的另一个是不同的p型层；或所属金属氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：