專利名稱：單根準一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氫敏傳感器，具體地講，涉及一種單根準一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器。
背景技術：
氫氣的檢漏、監測是急待解決的問題，它關系到氫的生產、使用與人身、設備的安全，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，它的研究開發直接制約著氫敏傳感器的應用和發展。半導體金屬氧化物型氫敏材料與其他氫敏材料相比，對氫氣的選擇性好，靈敏度好，使用壽命長，但其工作溫度一般都比較高。二氧化錫材料在眾多半導體金屬氧化物氫敏材料中具有非常好的氫敏特性，而準一維二氧化錫納米材料與傳統的體、膜材質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，因此會提供大量物質通道，且導通電阻很小，所以會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、高響應性、高穩定性方向發展。盡管各國科學家在準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展，但是目前，關于準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瓶頸問題第一，器件的穩定性有待于進一步提高，其關鍵決定因素之一便是要求準一維二氧化錫納米氫敏材料的尺度均勻性進一步完善；第二，器件的靈敏度、檢測下限及恢復-響應特性等檢測性能有待于進一步提高。而其關鍵決定因素之一便是通過控制生長以進一步降低準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的進一步研究是提高傳感器檢測能力的有效手段；第三，器件的體積有待于進一步減小，使其微型化、輕薄化、低能耗化，便于集成化是未來傳感器發展的趨勢，而關鍵決定因素之一便是可以通過完善制作工藝或精簡器件結構來趨于實現。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術之不足提出的一種新型單根準一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏傳感器。本發明是通過以下技術方案來實現的
通過聚焦離子束光刻掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)將單根的準一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏材料的兩端分別緊實地固定在通過磁控濺射與光刻相結合的微加工方式制備的電極上，以制成自加熱增強型單根準一維二氧化錫-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芯，所述錫內芯外面包有一層二氧化錫外殼。進一步地，所述單根同軸納米電纜的錫內芯直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼厚度約為5nm。
進一步地，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。進一步地，所述電極為鉬電極。進一步地，所述單根同軸納米電纜上設有一層鉬補丁。本發明的有益效果在于單根準一維二氧化錫-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，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瓶頸問題。單根準一維二氧化錫納米材料存在自加熱效應，然而這種自加熱效應顯得較為單純、薄弱。但若將單根準一維二氧化錫-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出現上述報道中的自加熱效應之外，在電纜的錫金屬納米線核中，會發生電能向熱能的高效轉化。經估算，若在電流為InA,錫納米線核尺度為20nm，30秒的時間內，錫納米線核的溫升可至200°C (準一維二氧化錫-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，而具有超熱穩定性)，這樣的話，準一維二氧化錫-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顯著增強。這樣的自加熱增強型核、殼結構不但滿足了外面二氧化錫納米管殼層在進行氫敏測試時對于高溫工作條件的需求，而且也可以省略存在于目前準一維二氧化錫納米材料或傳統的二氧化錫體材料氫敏傳感器中或外部測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捷化、微型化、輕薄化、低能耗化、便于集成化，測試更加簡單化。因此，將單根準一維二氧化錫-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瓶頸問題。


圖I為本發明納米電纜搭載結構示意 圖2為本發明納米電纜搭載結構俯視 附圖標記1、基底；2、絕緣層；3、電極；4、錫內芯；5、_■氧化錫外殼；6、鉬補丁 ；
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施方式
對本發明做進一步描述
通過聚焦離子束光刻掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)將單根的準一維二氧化錫-錫同軸納米電纜氫敏材料的兩端分別緊實地固定在通過磁控濺射與光刻相結合的微加工方式制備的電極3上，以制成自加熱增強型單根準一維二氧化錫-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芯4，所述錫內芯4外面包有一層二氧化錫外殼5。優選地，所述單根同軸納米電纜的錫內芯4直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼5厚度約為5nm。
優選地，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。優選地，所述電極3為鉬電極。優選地，所述單根同軸納米電纜上設有一層鉬補丁 6。根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本 發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。
權利要求
1.一種單根準一維二氧化錫-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芯，所述錫內芯外面包有一層二氧化錫外殼。
2.根據權利要求I所述的單根準一維二氧化錫-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芯直徑約為20nm，所述二氧化錫外殼厚度約為5nm。
3.根據權利要求I所述的單根準一維二氧化錫-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.根據權利要求I所述的單根準一維二氧化錫-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.根據權利要求I所述的單根準一維二氧化錫-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有一層鉬補丁。
全文摘要
本發明涉及一種氫敏傳感器，所述單根準一維二氧化錫-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芯，所述錫內芯外面包有一層二氧化錫外殼。本發明的有益效果在于單根準一維二氧化錫-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，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瓶頸問題。
文檔編號G01N33/00GK102879527SQ201210363559
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者王冰, 鄭照強, 吳環宇 申請人:深圳大學