【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体传感器，尤其是涉及一种激光改性的zno基气体传感器及其制备方法。
技术介绍
1、基于电信号的金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，mos)气体传感器凭借功耗小、高灵敏度、低功耗和易于集成等优异的特性，在工业生产、农业环境监测、空气质量评估以及医学诊断等多个领域具有广泛的应用。
2、作为气体传感器的核心，气敏材料的性能直接决定了气体传感器的检测精度。目前，气敏材料的制备手段主要包括水热法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法、原子力沉积法和磁控溅射法等。其中，磁控溅射法因其具有工艺操作简便、制备过程安全、成本较低且具有良好的复现性，成为大规模制备气敏薄膜的理想选择。然而，通过磁控溅射法制备的mos气敏薄膜通常致密且均匀，缺乏复杂的微纳结构，这在一定程度上限制了环境中目标气体分子在气敏材料表面的吸附，从而对传感器的灵敏度和响应速度产生不利影响。
3、因此，有必要对mos气敏薄膜进行表面处理，以提高目标气体分子在气敏材料表面的吸附效果和响应速度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种激光改性的zno基气体传感器及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种激光改性的zno基气体传感器，包括电极基片和设于电极基片上的气敏部，所述气敏部为zno薄膜；所述zno薄膜通过磁控溅射法制备，并依次进行退火和激光刻蚀处理；
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5、进一步地，所述电极基片由上至下依次包括金电极、铂引丝、氧化铝基板和加热电极。
6、本专利技术还提供一种激光改性的zno基气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
7、s1：在电极基片表面通过磁控溅射制备zno薄膜；
8、s2：对附着有zno薄膜的电极基片进行退火处理；
9、s3：对退火后的zno薄膜表面进行激光刻蚀处理，最终在zno薄膜表面形成规则的网状结构；
10、s4：将附着有激光改性的zno薄膜的电极基片进行后续组装，最终得到所述zno基气体传感器。
11、进一步地，步骤s1中，所述磁控溅射的溅射功率为80-120w，，优选为30sccm。溅射时间为20-40min，优选为30min。
12、进一步地，步骤s1中，所述磁控溅射在惰性气体氛围中进行，惰性气体通入的流量为25-35sccm，优选为30sccm。
13、进一步地，步骤s1中，所述磁控溅射使用纯度大于99.99％的zno靶材。
14、进一步地，步骤s2中，所述退火的温度为360-450℃，优选为400℃；退火的时间为180-300min，优选为240min。
15、进一步地，步骤s3中，所述激光刻蚀的扫描路径为x和y方向单向逐线扫描，扫描路径存在若干交汇点。
16、进一步地，步骤s3中，所述刻蚀路径的间隔为20-30μm，优选为25μm；激光刻蚀的速率为2000-3000mm/s，优选为2500mm/s。
17、进一步地，步骤s3中，所述激光刻蚀使用皮秒脉冲激光，激光输出功率为0.1-0.25w。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
19、(1)本专利技术通过磁控溅射法在平面电极基片上制备了zno薄膜，并通过激光刻蚀对zno薄膜表面进行改性，组装后制得的zno基气体传感器提高了目标气体分子在气敏材料表面的吸附效果和响应速度，具有优异的灵敏度、选择性，循环稳定性和抗湿性。
20、(2)本专利技术通过激光刻蚀在zno薄膜表面形成了规则的网格结构，网状结构包含若干刻蚀路径的交汇点，能够提升气体分子与zno薄膜的接触面积，有效促进气体分子在zno薄膜表面的吸附-脱附。
21、(3)本专利技术通过改变激光刻蚀功率有效调控zno薄膜表面的氧空位浓度，提升了传感器对多种气体的气敏性能。
22、(4)本专利技术的气体传感器对于多种气体均具有良好的气敏性能，其中对于乙醇具有更佳的选择性，，且可以在高相对湿度下实现对乙醇的检测。
23、(5)本专利技术提出的zno基气体传感器的制备方法操作简便，复现性强，极大地简化了气体传感器的制备流程，适用于大规模的量产。
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1.一种激光改性的ZnO基气体传感器，包括电极基片和设于电极基片上的气敏部，其特征在于，所述气敏部为ZnO薄膜；所述ZnO薄膜通过磁控溅射法制备，并依次进行退火和激光刻蚀处理；
2.根据权利要求1所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器，其特征在于，所述电极基片由上至下依次包括金电极、铂引丝、氧化铝基板和加热电极。
3.一种权利要求1或2所述的激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磁控溅射的溅射功率为80-120W，溅射时间为20-40min。
5.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磁控溅射在惰性气体氛围中进行，惰性气体通入的流量为25-35sccm。
6.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磁控溅射使用纯度大于99.99％的ZnO靶材。
7.根据权利要求3所述的一种激光改性
8.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述激光刻蚀的扫描路径为X和Y方向单向逐线扫描，扫描路径存在若干交汇点。
9.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述刻蚀路径的间隔为20-30μm，激光刻蚀的速率为2000-3000mm/s。
10.根据权利要求3所述的一种激光改性的ZnO基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述激光刻蚀使用皮秒脉冲激光，激光输出功率为0.1-0.25W。
...【技术特征摘要】
1.一种激光改性的zno基气体传感器，包括电极基片和设于电极基片上的气敏部，其特征在于，所述气敏部为zno薄膜；所述zno薄膜通过磁控溅射法制备，并依次进行退火和激光刻蚀处理；
2.根据权利要求1所述的一种激光改性的zno基气体传感器，其特征在于，所述电极基片由上至下依次包括金电极、铂引丝、氧化铝基板和加热电极。
3.一种权利要求1或2所述的激光改性的zno基气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种激光改性的zno基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述磁控溅射的溅射功率为80-120w，溅射时间为20-40min。
5.根据权利要求3所述的一种激光改性的zno基气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述磁控溅射在惰性气体氛围中进行，惰性气体通入的流量为25-35sccm。
6.根据权利要求3所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙士斌，高炜翔，李东明，常雪婷，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：
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