基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器。該乙醇傳感器包括形成叉指電極的兩組電極，以及設(shè)置在叉指電極至少一側(cè)表面的氧化鋅納米膜；所述氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成；所述叉指電極的兩組電極不導(dǎo)通，形成所述乙醇傳感器的信號(hào)輸出端。本實(shí)用新型專利技術(shù)乙醇傳感器可以感受因乙醇吸收在氧化鋅表面所造成的電阻下降，乙醇傳感器的響應(yīng)度與環(huán)境里增加的乙醇?xì)怏w濃度呈近似線性變化。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)提供了一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器。該乙醇傳感器包括形成叉指電極的兩組電極，以及設(shè)置在叉指電極至少一側(cè)表面的氧化鋅納米膜；所述氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成；所述叉指電極的兩組電極不導(dǎo)通，形成所述乙醇傳感器的信號(hào)輸出端。本技術(shù)乙醇傳感器可以感受因乙醇吸收在氧化鋅表面所造成的電阻下降，乙醇傳感器的響應(yīng)度與環(huán)境里增加的乙醇?xì)怏w濃度呈近似線性變化?！緦＠f(shuō)明】基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器
本技術(shù)涉及傳感器領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器。
技術(shù)介紹
2006年，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院教授王中林等成功地在納米尺度范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，研制出世界上最小的發(fā)電機(jī)-納米發(fā)電機(jī)。納米發(fā)電機(jī)的基本原理是:當(dāng)納米線(NWs，例如氧化鋅納米線)在外力下動(dòng)態(tài)拉伸時(shí)，納米線中生成壓電電勢(shì)，相應(yīng)瞬變電流在兩端流動(dòng)以平衡費(fèi)米能級(jí)。氧化鋅納米線作為半導(dǎo)體材料，可以應(yīng)用于乙醇傳感器。然后現(xiàn)有乙醇傳感器由于氧化鋅納米線的制備方法，具有靈敏度低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、制備工藝復(fù)雜等缺陷。常規(guī)生長(zhǎng)氧化鋅納米線的方法為化學(xué)生長(zhǎng)方法，例如水熱法，使氧化鋅納米線在帶有種子層的金屬層基底表面生長(zhǎng)。以往，在氧化鋅納米線生長(zhǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)液中產(chǎn)生的氣泡上升到溶液表面且時(shí)常被面朝下的基底表面捕獲，抑制了氧化鋅納米線在金屬層基底表面上均勻生長(zhǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
常規(guī)生長(zhǎng)納米線的方法，例如水熱法，氧化鋅納米線在金屬層基底表面生長(zhǎng)取向度較差，比表面積不高。本技術(shù)解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，增加了氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的比表面積，具有靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)。本技術(shù)乙醇傳感器可以感受因乙醇吸收在氧化鋅表面所造成的電阻下降，乙醇傳感器的響應(yīng)度與環(huán)境里增加的乙醇?xì)怏w濃度呈近似線性變化。本技術(shù)采用靜電紡絲法-煅燒在叉指電極上生成氧化鋅納米膜，該氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成?；蛘?，優(yōu)選的進(jìn)一步以每根氧化鋅納米線為軸生長(zhǎng)氧化鋅納米柱以形成氧化鋅納米柱陣列，該氧化鋅納米柱是在(002)面優(yōu)勢(shì)取向的六角柱。由于合成的氧化鋅納米柱(六角柱)的寬高比較高，可以增加氧化鋅納米柱陣列單位體積里的比表面積。由于氧化鋅納米膜跨越在叉指電極之上，而叉指電極的兩對(duì)電極之間不導(dǎo)通，因此當(dāng)氧化鋅納米線表面吸附乙醇時(shí)，則氧化鋅表面多數(shù)載流子(電子)濃度增加，電阻減小。產(chǎn)生的電阻變化可以通過(guò)外部電路測(cè)量。本技術(shù)乙醇傳感器,靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快，制備工藝簡(jiǎn)單。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)采用的第一技術(shù)方案是:一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，包括形成叉指電極的兩組電極，以及設(shè)置在叉指電極至少一側(cè)表面的氧化鋅納米膜；所述氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成；所述叉指電極的兩組電極不導(dǎo)通，形成所述乙醇傳感器的信號(hào)輸出端。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米膜是由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線平行構(gòu)成的氧化鋅納米膜。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米線是其中摻雜有二氧化錫的氧化鋅納米線膜。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米膜是由煅燒靜電紡絲獲得的聚乙烯類聚合物-鋅鹽纖維膜制成的氧化鋅納米膜。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米膜是由煅燒靜電紡絲獲得的聚乙烯類聚合物-鋅鹽-錫鹽纖維膜制成的氧化鋅納米膜。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述鋅鹽是醋酸鋅、硝酸鋅、草酸鋅或它們的水合物；所述聚乙烯類聚合物是聚乙烯醇PVA或聚乙烯吡咯烷酮PVP ;所述錫鹽是氯化錫、醋酸錫、硝酸錫或草酸錫。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米線的直徑為200_300nmo前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述氧化鋅納米膜的厚度為500nm_lμ m。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，以每根構(gòu)成氧化鋅納米膜的氧化鋅納米線為軸進(jìn)一步生長(zhǎng)有氧化鋅納米柱，構(gòu)成氧化鋅納米柱陣列，形成帶有氧化鋅納米柱的氧化鋅納米膜，所述氧化鋅納米柱是(002)面優(yōu)勢(shì)取向的六角柱。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述六角柱橫截面最大長(zhǎng)度為200-300nm,六角柱高度為2-3 μ m。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器,所述帶有氧化鋅納米柱的氧化鋅納米膜的厚度為5-8 μ m。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，每立方微米氧化鋅納米膜平均由2-3根氧化鋅納米線構(gòu)成，氧化鋅納米柱彼此交纏。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述叉指電極是由在基板上沉積或涂布金、銦錫金屬氧化物、銀、銅或鋁形成的叉指電極。前述的基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，所述基板是硅、玻璃或有機(jī)玻璃。本技術(shù)基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，由于氧化鋅納米膜跨越在叉指電極之上，而叉指電極的兩組電極之間不導(dǎo)通，因此當(dāng)氧化鋅納米線表面吸附乙醇時(shí)，則氧化鋅表面多數(shù)載流子(電子)濃度增加，電阻減小。本技術(shù)乙醇傳感器靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快，制備工藝簡(jiǎn)單?！緦＠綀D】【附圖說(shuō)明】圖1是叉指電極示意圖。圖2是靜電紡絲經(jīng)煅燒后由氧化鋅納米線構(gòu)成的氧化鋅納米膜XRD譜圖，其中氧化鋅沉積在鍍金的硅芯片上。圖3是本技術(shù)第二【具體實(shí)施方式】所用叉指電極的載體示意圖。圖4是本技術(shù)第二【具體實(shí)施方式】所用叉指電極的載體剖面示意圖。圖5是在本技術(shù)第二【具體實(shí)施方式】所用叉指電極的載體上進(jìn)行靜電紡絲的過(guò)程。圖6是在本技術(shù)第二【具體實(shí)施方式】所用叉指電極的載體上完成靜電紡絲后的狀態(tài)。圖7是從本技術(shù)第二【具體實(shí)施方式】所用叉指電極的載體上取下叉指電極的過(guò)程。圖8是實(shí)施例4乙醇傳感器的響應(yīng)度與環(huán)境里增加的乙醇?xì)怏w濃度近似線性變化關(guān)系圖?！揪唧w實(shí)施方式】為充分了解本技術(shù)之目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本技術(shù)做詳細(xì)說(shuō)明。下面詳細(xì)說(shuō)明一下本技術(shù)的第一【具體實(shí)施方式】。一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，包括形成叉指電極的兩組電極，以及設(shè)置在叉指電極至少一側(cè)表面的氧化鋅納米膜；氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成。圖1所示是叉指電極的結(jié)構(gòu)示意圖。兩組電極形成叉指形狀且這兩組電極之間不導(dǎo)通，形成所述乙醇傳感器的信號(hào)輸出端。本技術(shù)叉指電極采用常規(guī)方法制成。具體的，在基板上沉積或涂布電極材料形成叉指電極形狀的兩組電極。本技術(shù)叉指電極厚度約為 50nm-100nm。本技術(shù)對(duì)叉指電極所用基板沒(méi)有特殊規(guī)定，常規(guī)的基板材料均可應(yīng)用于本技術(shù)，例如硅、玻璃或有機(jī)玻璃。本技術(shù)對(duì)電極材料也沒(méi)有特殊規(guī)定，例如金、銦錫金屬氧化物(ITO)、銀、銅或鋁均可應(yīng)用于本技術(shù)。本技術(shù)采用的涂布或沉積方法也是現(xiàn)有常規(guī)的，例如磁控濺射、電子束或熱蒸鍍、絲網(wǎng)印刷、或旋轉(zhuǎn)涂布。氧化鋅納米膜由煅燒靜電紡絲聚乙烯類聚合物-鋅鹽纖維膜制成，直徑為200-300nm，厚度為500nm_l μ m。優(yōu)選的，氧化鋅納米線中摻雜有二氧化錫，氧化鋅納米膜由煅燒聚乙烯類聚合物-鋅鹽-錫鹽纖維膜制成。圖2所示是該實(shí)施方式由氧化鋅納米線構(gòu)成的氧化鋅納米膜XRD譜圖。由圖2可以看出ZnO是六邊纖鋅礦晶相，最強(qiáng)的峰為002面。下面詳細(xì)說(shuō)明一下氧化鋅納米膜的制備方法。該方法本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的乙醇傳感器，其特征在于，包括形成叉指電極的兩組電極，以及設(shè)置在叉指電極至少一側(cè)表面的氧化鋅納米膜；?所述氧化鋅納米膜由六邊纖鋅礦晶相的氧化鋅納米線構(gòu)成；?所述叉指電極的兩組電極不導(dǎo)通，形成所述乙醇傳感器的信號(hào)輸出端。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉柏盈，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：納米新能源生命科技唐山有限責(zé)任公司，
類型：新型
國(guó)別省市：河北;13