本發明涉及氣體傳感器，尤其是一種基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器。

背景技術：

1、半導體金屬氧化物(smo)氣體傳感器具有廣泛的應用前景。tio2具有無毒、生物相容性好、耐光腐蝕、成本低、原材料豐富以及制備工藝簡單等特點，且納米tio2有高的化學穩定性，熱穩定性，表面活性及抗腐蝕性，是重要的無機納米結構材料，具有大的比表面積、獨特的物理化學性質以及催化特性，tio2對多種氣體表現出的敏感特性，例如h2，o2、no2、乙醇蒸汽等等，是smo氣敏傳感器制備中的一種理想材料。

2、然而，tio2基氣體傳感器也存在靈敏度低、響應和恢復速率慢等不足之處。為了得到快響應、高靈敏度、長期穩定的氣體傳感器，科研工作者通過構建異質結、摻雜改性、貴金屬修飾等方式提高氣體傳感器器件的整體性能。

技術實現思路

1、針對tio2基氣體傳感器存在的靈敏度低、響應和恢復速率慢等不足，本發明提供一種基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器。

2、本發明提供的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，通過在sio2/si基板上制備二維金紅石相氧化鈦(r-tio2)，然后結合微納加工技術制成。該氣敏傳感器在偏振光輔助作用下能夠提高氣敏傳感性能。

3、具體是，在氣敏傳感器使用時，將入射光通過線偏振器轉換成線偏振光對傳感器進行照射激發，以提高氣敏傳感性能。

4、在sio2/si基板上制備二維金紅石相氧化鈦的方法如下：

5、s1、通過電子束蒸發在sio2/si基板上沉積純ti金屬層；

6、s2、將沉積有ti金屬層的sio2/si基板至于管式爐中，抽真空至低于0.01mpa后用氬氣填充至常壓，然后加熱升溫至873～1073k，升溫速率為12k/min，保溫4～8h，在sio2/si基板上制成金紅石相氧化鈦二維納米片；

7、s3、采用機械剝離法將sio2/si基板上的金紅石相氧化鈦剝離成少層的二維納米片。

8、優選的是，步驟s2中，抽真空至低于0.01mpa后用氬氣填充至常壓并將此過程重復三次以嚴格控制腔體內氧氣的濃度。

9、所述微納加工技術包括依次進行的旋涂光刻膠步驟、加溫固化步驟、曝光步驟、顯影步驟、蒸鍍步驟、去膠等步驟。通過微納加工技術在二維金紅石相氧化鈦上制成au電極，形成氣敏傳感器。

10、與現有技術相比，本發明的有益之處在于：

11、(1)本發明通過自限制氣固界面法合成并剝離出單晶金紅石相二維氧化鈦，提高了材料的比表面積，提升了氣敏傳感性能。

12、(2)本發明采用施加偏振光作為輔助，增加了2d?r-tio2傳感器的光生載流子濃度，從而進一步提升了氣敏傳感性能。通過改變所施加光的偏振角度從而將傳感器的性能提高了約7.5倍，并且響應也變得更為迅速，響應時間減少了50％。

13、本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

技術特征：

1.一種基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，首先在sio2/si基板上制備二維金紅石相氧化鈦，然后通過微納加工技術制成氣敏傳感器；該氣敏傳感器在偏振光輔助作用下能夠提高氣敏傳感性能。

2.如權利要求1所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，氣敏傳感器使用時，將入射光通過線偏振器轉換成線偏振光對傳感器進行照射激發，以提高氣敏傳感性能。

3.如權利要求1所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，在sio2/si基板上制備二維金紅石相氧化鈦的方法如下；

4.如權利要求3所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，步驟s2中，抽真空至低于0.01mpa后用氬氣填充至常壓并將此過程重復三次以嚴格控制腔體內氧氣的濃度。

5.如權利要求3所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，步驟s2中，升溫速率為12k/min。

6.如權利要求1所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，所述微納加工技術包括依次進行的旋涂光刻膠步驟、加溫固化步驟、曝光步驟、顯影步驟、蒸鍍步驟、去膠步驟。

7.如權利要求6所述的基于二維r-tio2的偏振光增強氣敏傳感器，其特征在于，通過微納加工技術在二維金紅石相氧化鈦上制成au電極，形成氣敏傳感器。

技術總結
本發明公開了一種基于二維R?TiO<subgt;2</subgt;的偏振光增強氣敏傳感器，首先在SiO<subgt;2</subgt;/Si基板上制備二維金紅石相氧化鈦，然后通過微納加工技術制成氣敏傳感器；該氣敏傳感器在偏振光輔助作用下能夠提高氣敏傳感性能。具體是，在氣敏傳感器使用時，將入射光通過線偏振器轉換成線偏振光對傳感器進行照射激發。在SiO<subgt;2</subgt;/Si基板上制備二維金紅石相氧化鈦的方法：S1、通過電子束蒸發在SiO<subgt;2</subgt;/Si基板上沉積純Ti金屬層；S2、通過自限制氣固界面氧化法在SiO<subgt;2</subgt;/Si基板上制成金紅石相氧化鈦；S3、采用機械剝離法將SiO<subgt;2</subgt;/Si基板上的金紅石相氧化鈦剝離成少層的二維納米片。本發明通過施加偏振光作為激發光，增加了2D?R?TiO<subgt;2</subgt;傳感器的光生載流子濃度，從而進一步提升了其氣敏傳感性能。

技術研發人員：歐建臻,杜俊鋒,陳冠羽,胡心一
受保護的技術使用者：西南交通大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28