專利名稱：一種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲表面波氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過在氧化鋅(ZnO)薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的多壁碳納米管(MWCNTs)溶液制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法。
背景技術(shù)：
從80年代開始，聲表面波(SAW)氣體傳感器的研制工作逐漸興起，目前可以檢測H2S, NO2, SO2, NH3等多種氣體，運(yùn)用聲表面波技術(shù)研制成的傳感器可以直接輸出數(shù)字信號，因而具有得天獨(dú)厚的優(yōu)越性。SAW氣體傳感器與其他類型的傳感器相比有很多優(yōu)良的特性，具有體積小、重量輕、精度高、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、有效檢測范圍線性好等眾多特點(diǎn)。
SAff氣體傳感器的基本工作原理是通過SAW氣體傳感器表面所覆蓋的敏感膜對待側(cè)氣體的吸附引起SAW傳感器電導(dǎo)率和質(zhì)量的變化，從而引起SAW振蕩器的振蕩頻率的改變，以此來實(shí)現(xiàn)對氣體的監(jiān)控和測量。因此要想制作出高靈敏度和質(zhì)量的聲表面波傳感器器件，其中敏感膜的設(shè)計(jì)與制作部分特別的關(guān)鍵。隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)和エ業(yè)的快速發(fā)展,在化工生產(chǎn)、大氣環(huán)境檢測、電カ系統(tǒng)安全檢測、石油天然氣及礦床勘探等過程中，由于H2S氣體的存在，亟待開發(fā)出能夠檢測微量H2S氣體的氣體傳感器，這就要求現(xiàn)場監(jiān)測污染氣體的傳感器要有足夠的靈敏度和選擇性。MWCNTs作為敏感材料已被廣泛應(yīng)用，但它對多種氣體敏感，屬于普敏型材料，對H2S氣體的選擇性差，工作溫度高，適用價(jià)值不高。選擇特性和高溫不僅影響傳感器測量的穩(wěn)定效果，而且會帶來額外的功率損耗等問題，所以能夠制作出在常溫下快速，靈敏的檢測低濃度的氣體傳感器顯得特別的重要，這也給膜的制作提出了更高的要求。而ZnO傳感器可以在較低溫度甚至是室溫條件下工作，據(jù)國內(nèi)多篇文獻(xiàn)報(bào)道，在常溫下ZnO對H2S氣體有著很好的選擇性和敏感性，是檢測H2S氣體中常見的材料。因此本發(fā)明通過制作出ZnO和MWCNTs雙層敏感膜，以實(shí)現(xiàn)在常溫下對低濃度H2S氣體進(jìn)行高質(zhì)量、靈敏和精確的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供ー種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，以實(shí)現(xiàn)在常溫下對低濃度H2S氣體進(jìn)行高質(zhì)量、靈敏和精確的檢測。( ニ )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了ー種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，該方法是在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的多壁碳納米管溶液，并真空烘干形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。
上述方案中，所述在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，包括取固體ZnO材料；在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上涂光刻膠；在該光刻膠上電子束蒸發(fā)ZnO材料；以及在丙酮或こ醇溶液剝離該光刻膠，形成ZnO薄膜。上述方案中，所述在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的多壁碳納米管溶液，包括將經(jīng)過研磨的MWCNTs粉末加入N-Nニ甲基酰胺溶液中，常溫下超聲振蕩至少I小時(shí)使MWCNTs粉末均勻分散；以及在常溫下用微量移液器在ZnO薄膜上滴涂50 μ I的MWCNTs溶液。上述方案中，所述真空烘干是在60°C的蒸空干燥箱中干燥至少兩個(gè)小吋。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，是在聲表面波氣體傳感器的制造過程中，在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后將分散好的MWCNTs粉末通過滴涂法在該ZnO薄膜上，形成的ZnO和MWCNTs雙層敏 感膜。具有該雙層敏感膜的傳感器與單純具有MWCNTs或者ZnO敏感膜的傳感器相比，檢測低濃度H2S氣體時(shí)選擇性、靈敏度和檢測質(zhì)量均有大幅的提高。


圖I為本發(fā)明制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法流程圖；圖2為本發(fā)明制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的エ藝流程圖；圖2中I為壓電基體(壓電單晶或薄膜)，2為叉指換能器IDT (Au或Pt)，3為傳播路徑上的金屬薄膜(Au或Pt等)，4為光刻膠，5為ZnO薄膜。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的這種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，是在聲表面波氣體傳感器的制造過程中，在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上通過電子束蒸發(fā)和滴涂法共同形成雙層敏感膜，具體是在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的MWCNTs溶液，并真空烘干形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。該雙層敏感膜以ZnO和MWCNTs為敏感材料。如圖I所示，圖I為本發(fā)明制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法流程圖。該方法是在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的MWCNTs溶液，并真空烘干形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。本發(fā)明制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的具體エ藝如圖2所示，包括步驟I :取固體ZnO材料；步驟2 :在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上涂光刻膠；步驟3 :在該光刻膠上電子束蒸發(fā)ZnO材料；步驟4 :在丙酮或こ醇溶液剝離該光刻膠，形成ZnO薄膜；步驟5 :將經(jīng)過研磨的MWCNTs粉末加入N-N ニ甲基酰胺溶液中，常溫下超聲振蕩I小時(shí)以上使MWCNTs粉末均勻分散；步驟6 :在常溫下用微量移液器在ZnO薄膜上滴涂大約50 μ I左右MWCNTs溶液；步驟7 :在60°C左右的蒸空干燥箱中干燥大約兩個(gè)小吋，形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。本發(fā)明是在ZnO薄膜上滴涂MWCNTs溶液，形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜，作為制作檢測H2S氣體的聲表面波氣體傳感器雙層敏感膜。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)ー步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，其特征在于，該方法是在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)氧化鋅ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的多壁碳納米管MWCNTs溶液，并真空烘干形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，其特征在于，所述在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，包括 取固體ZnO材料； 在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上涂光刻膠； 在該光刻膠上電子束蒸發(fā)ZnO材料；以及 在丙酮或乙醇溶液剝離該光刻膠，形成ZnO薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，其特征在于，所述在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的多壁碳納米管溶液，包括 將經(jīng)過研磨的MWCNTs粉末加入N-N 二甲基酰胺溶液中，常溫下超聲振蕩至少I小時(shí)使MWCNTs粉末均勻分散；以及 在常溫下用微量移液器在ZnO薄膜上滴涂50 μ I的MWCNTs溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，其特征在于，所述真空烘干是在60°C的蒸空干燥箱中干燥至少兩個(gè)小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作聲表面波傳感器雙層敏感膜的方法，該方法是在雙延遲線型振蕩器的一條延遲線上電子束蒸發(fā)ZnO粉末制作ZnO薄膜，然后在該ZnO薄膜上滴涂經(jīng)過研磨的均勻分散的多壁碳納米管溶液，并真空烘干形成ZnO和MWCNTs雙層敏感膜。具有該雙層敏感膜的傳感器與單純具有MWCNTs或者ZnO敏感膜的傳感器相比，檢測低濃度H2S氣體時(shí)選擇性、靈敏度和檢測質(zhì)量均有大幅的提高。
文檔編號C23C14/08GK102818839SQ201110154990
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者李冬梅, 汪幸, 劉明, 周文, 侯成誠, 閆學(xué)鋒, 謝常青 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所