Мультисенсорный чип для детектора газа с функцией анализа

Способ изготовления газоаналитического мультисенсорного чипа на основе иерархических наноструктур оксида цинка разработали ученые СГТУ им. Гагарина Ю. А.

Разработка относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в честности, к способам изготовления газовых сенсоров хеморезистивного типа. Такие сенсоры являются дешевыми и простыми в эксплуатации. Они нужны для определения примесей в окружающей атмосфере – в т.ч. горючих газов. Чтобы использовать при изготовлении таких сенсоров синтез оксида цинка и формирования на его основе хеморезистора нужно дорогостоящее оборудование. Существует прототип – способ, в котором слой наноструктурированного компактного слоя оксида цинка формируют электрохимическим осаждением на диэлектрической подложке. При таком осаждении в данном методе структуры оксида цинка растут в первую очередь на электродах чипа, заполняют межэлектродные зазоры и не контролируются.

Разработанный метод позволяет изготавливать газоаналитический мультисенсорный чип на основе слоя оксида цинка и решить эту проблему.

Изготовление делится на три этапа:

1 этап: на фронтальную сторону диэлектрической подложки наносят набор компланарных полосковых электродов из благородного металла – наноструктурный слой оксида цинка и тонкопленочных меандровых нагревателей.

2 этап: подложка отжигается при температуре 300-400°C на воздухе в течение 1-10 мин. Затем подложку помещают в раствор с pH=5,9-7,5, содержащий катионы цинка, прекурсор гидроксогрупп и поверхностно-активные вещества в соотношении 1:1:0,008 и выдерживают при температуре 80-90°C в течение 40-90 мин.

3 этап: в результате на подложке формируют иерархический слой наностержней оксида цинка, который промывают дистиллированной водой и отжигают при температуре 300-400°C в течение 0,5-2 ч.

Способ характеризуется формированием центров роста наностержней оксида цинка, которые обладают адгезионной прочностью к диэлектрической подложке. Для управления плотностью заполнения пространства между полосковыми электродами слоем иерархических структур оксида цинка и размером пор в данном слое последовательность этапов повторяют многократно.

Такой метод позволяет не только детектировать газы – выполнять функцию сенсора, но и идентифицировать их – функционировать как газоанализатор.

 

Патент: http://www.eapatis.com/Data/EATXT/eapo2020/PDF/201900365.pdf