專利名稱：吸附與電離互補增強的氣體傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種微電子器件技術領域的氣體傳感器，具體地說，是一種 吸附與電離互補增強的氣體傳感器。
背景技術：
對于氣體傳感器，首要的是要求它能夠?qū)h(huán)境中目標氣體的化學成分定量地 測量出來，亦即高敏感性；測量結(jié)果應該具有相當?shù)木榷皇艿狡渌麣怏w的串 擾，亦即高選擇性；傳感器能夠快速響應，包括對目標氣體的出現(xiàn)能夠快速完成 信號轉(zhuǎn)換過程，并且包括當目標氣體消失能夠快速恢復初始狀態(tài)，亦即高響應特 性。由于有民用、制造業(yè)、國防安全、環(huán)境監(jiān)測、空天等領域巨大的市場需求， 為了開發(fā)同時具有上述三個核心特征的高性能氣體傳感器，學術界和企業(yè)界業(yè)己 投入大量的資源和時間，但至今該領域的研究仍然是一個熱點，這是因為還沒有 找到最佳的技術方案。
一個最為常見的技術路線，是通過對單一傳感原理的器件進行性能優(yōu)化，目 前，這種優(yōu)化主要集中在對功能材料的優(yōu)化方面，尤其是通過使用納米材料作為 傳感器的關鍵功能材料。例如，對于吸附式氣體傳感器，通常是使用一維或者零 維納米材料，這樣可以降低工作溫度、擴大敏感范圍，但是其響應特性不佳，因 為中毒問題依然嚴重。而且，沿該技術路線所進行的研究報告表明，這種"納傳 感器"的選擇性幾乎沒有改善。另一個可行的技術路線，是通過多種傳感原理的 融合，形成有機地集成在一起的傳感器系統(tǒng)，從而使各傳感單元之間實現(xiàn)功能上 互為補充、性能上相益增強。將吸附式氣體傳感器和電離式氣體傳感器有機地融 合，形成互補增強的傳感器系統(tǒng)，這在任何公開發(fā)表的文獻中都未見報道。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Jing Li等在《納米快報》發(fā)表的文章"碳 纟內(nèi)米管氣體禾口汽化有機物傳感器，，(Carbon誦otube Sensors for Gas and Organic Vapor Detection,NanoLetters，第3巻，第7號，第929-933頁，2003)，
介紹了一種能夠在室溫下實現(xiàn)對氮氧化合物ppb量級敏感度極限的氣體傳感器， 與需要加溫至數(shù)百攝氏度的常規(guī)氧化物半導體傳感器相比，其敏感度相近，卻不 再需要復雜的加熱裝置，同時，由于電子傳輸?shù)拇蠓肿訕蚪有搨鞲衅鞯拿?感范圍更寬，可以對非極性分子，如苯等敏感。但是，該傳感器存在一個重要的 缺陷，常溫下解吸附的時間需要10多個小時甚至數(shù)十個小時，亦即中毒問題嚴 重。雖然紫外光輻射可以大大縮短恢復時間，但是紫外光源是一個專門的設置， 并不能夠集成到器件結(jié)構中，也不能夠?qū)鞲羞^程本身有任何貢獻。另一方面， 傳感器的選擇性也沒有很大的提高。
檢索中還發(fā)現(xiàn)，AshishModi等在《自然》上發(fā)表的文章"小型化的碳納米 管電離氣體傳感器'，(Miniaturized Ionization Gas Sensors using Carbon Nanotubes, Nature (London)，第424巻，第171-174頁，2003)，介紹了一種 以多壁碳納米管為電極的氣體傳感器，與沒有碳納米管的金屬平板電極相比，該 傳感器的工作電壓下降了數(shù)倍之多，從而為此類器件的微型化、片上化提供了基 礎。此類傳感器的敏感范圍很寬，原理上對任何能夠發(fā)生電離的氣體都具有敏感 性，例如該文中就報告了對惰性氣體的敏感性，這是吸附式氣體傳感器的敏感范 圍所不及的。另一方面，此類器件幾乎不存在中毒問題，只要短時間送風，就可 以使得前一次放電的空間電荷殘留消散。但僅通過文中已有的間隙擊穿臨界電壓 檢測或者局部自持放電電流幅值檢測，此類器件對混合氣體的敏感性無法達到吸 附式傳感器的量級。而且，作為大量中性分子與帶電粒子非彈性碰撞的統(tǒng)計結(jié)果， 僅通過文中已有的間隙擊穿臨界電壓檢測或者局部自持放電電流幅值檢測，此類 器件對于電離系數(shù)差別較小的兩種氣體的選擇性不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種吸附與電離互補增強的氣 體傳感器，將吸附式氣體傳感器和電離式傳感器相融合，集成到一個微結(jié)構中， 使之相互補充，相互增強。首先，使用吸附式傳感器和電離式傳感器所提供的氣 敏電學量共同對某目標氣體進行標定，從而大大提高標定和識別氣體成分的精 度，進而大幅提高選擇性。其次，擴大敏感范圍，集成后器件的敏感范圍是兩種 傳感器各自敏感范圍的累加。最后，利用電離產(chǎn)生的離子風提高中性分子動能， 從而提高吸附式傳感器的敏感性，利用放電產(chǎn)生的紫外輻射加速吸附式傳感器的
解吸附速度，解決其中毒問題。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括極化電極、柵格電極和吸附 式氣敏裝置，柵格電極位于極化電極和吸附式氣敏裝置之間，柵格電極與極化電 極之間的氣體間隙構成放電區(qū)域，通過放電區(qū)域中的氣體放電過程，產(chǎn)生擊穿電 壓和局部放電電流兩種氣敏電學量，且放電區(qū)域中氣體放電所產(chǎn)生的紫外輻射， 加速吸附性氣敏材料的解吸附或稱恢復過程；柵格電極與吸附式氣敏裝置之間的 氣體間隙構成離子漂移區(qū)域，通過離子漂移區(qū)域中的離子漂移過程和氣體吸附過 程，產(chǎn)生離子電流和電導率兩種氣敏電學量；
極化電極面向柵格電極一側(cè)表面布置有導體性或者半導體性的管狀、線狀、 柱狀、條帶狀或者針狀的極化電極電極材料，其中，優(yōu)選的極化電極電極材料是 一維納米材料；
柵格電極具有鏤空的幾何特征，使得中性分子、帶電粒子或者光量子在放電 區(qū)域與離子漂移區(qū)域之間能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)交換；
吸附式氣敏裝置面向柵格電極一側(cè)的表面布置有叉指式電極，在叉指式電極 表面布置有吸附性氣敏材料。
所述的極化電極電極材料為一維納米材料或者準一維納米材料。
所述的極化電極電極材料為一維納米材料或者準一維納米材料，且該一維納 米材料或者準一維納米材料不是由原位制造工藝制備時，則一維納米材料或者準 一維納米材料與基片之間布置有單層或多層的金屬層。
所述的吸附性氣敏材料，可以是小于或等于25攝氏度下即具有敏感性的吸 附性氣敏材料，其中，優(yōu)選的吸附性氣敏材料是一維納米材料，也可以是30攝 氏度以上溫度下才具有敏感性的氣敏材料，如果是后一種氣敏材料，可以在吸附 式氣敏裝置靠近叉指式電極的位置布置一個加熱用電阻層。
所述的吸附性氣敏材料，可以是吸附性氣敏材料的單質(zhì)，也可以是吸附性氣 敏材料與其他可以增強其功能或者增強其加工工藝兼容性的添加劑組成的混合 物，添加劑的成分可以任意選擇，其中，優(yōu)選的是貴金屬催化劑粉末、有機添加 劑和絕緣性陶瓷粉末。
所述的吸附性氣敏材料，可以是單層的吸附性氣敏材料膜，也可以是多種吸 附性氣敏材料膜構成的多層膜。
所述的吸附性氣敏材料在吸附式氣敏裝置基片并非絕緣材料的情況下必須 和基片之間是電隔離的，實現(xiàn)電隔離的方法和結(jié)構設置可以是任意選擇的，其中， 優(yōu)選的是使用一層絕緣薄膜，使之位于基片與叉指式電極之間。
所述的極化電極、柵格電極和吸附式氣敏裝置，各個電極組裝后必須保證彼 此的電隔離，其基片材料可以任意選擇，其中，優(yōu)選的方案是陶瓷基片材料和硅 基片材料，若是硅基片材料，必須在各個電極相接觸的位置表面布置有絕緣的薄 膜材料。
所述的極化電極和柵格電極，可以分別布置在兩個基片上，也可以布置在一 個基片上。
傳感器工作時，極化電極的加載電壓設為K，柵格電極的加載電壓設為V2， 叉指式電極兩個叉指的加載電壓分別設為V3、 V4,傳感器能夠輸出四種氣敏電學 量第一，通過放電區(qū)域中氣體的擊穿電壓與氣體成分之間的關系實現(xiàn)傳感；第 二，在加載電壓V2大于放電區(qū)域中氣體的局部自持放電臨界電壓的條件下， 通過放電區(qū)域中氣體局部自持放電的電流幅值與氣體成分之間的關系實現(xiàn)傳感； 第三，在加載電壓滿足V》V2〉V3和V々V2〉V4的關系，并且在V「V2大于放電區(qū)域中
氣體的局部自持放電臨界電壓的條件下，通過叉指式電極中離子漂移電流的幅值 與氣體成分之間的關系實現(xiàn)傳感；第四，在加載電壓滿足V々V2〉V" V》V2〉V4和 V3-V4的關系，并且在V,-V2大于放電區(qū)域中氣體的局部自持放電臨界電壓的條件 下，通過吸附性氣敏材料電導率與氣體成分之間的關系實現(xiàn)傳感。
在加載電壓滿足V"V" V^V2和V^V2的關系或者V々V"V3^V2禾tJ V4^V2，
并且在V「V2大于放電區(qū)域中氣體的局部自持放電臨界電壓的條件下，通過放電
區(qū)域的紫外輻射加速吸附性氣敏材料的解吸附或稱恢復過程。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下的有益效果
1、 傳感器包括吸附單元和電離單元，由于兩者敏感范圍不同，因此可以實 現(xiàn)互補。常用的半導體吸附式氣敏材料通常只對具有氧化、還原特性的極性化學 分子敏感，碳納米管吸附式氣敏材料對某些非極性大分子也有敏感性，電離式傳 感器能夠?qū)Χ栊詺怏w也有敏感性。
2、 傳感器具有四種工作模式，分別決定于四種不同的信號轉(zhuǎn)換機理，因此， 對于每一種成分的氣體，傳感器都有四個信號通道生成四種特征電學量進行標定
和識別，從而大幅提高選擇性。氣體傳感器的選擇性決定于其標定與識別氣體的 精度，如果有四種與氣體成分變化呈四種不同響應特征的特征量，毫無疑問，四 個信號通道對兩種氣體成分的響應完全相同的幾率會大大下降，因此該傳感器的 選擇性遠遠優(yōu)于單一信號響應特征的氣體傳感器。
3、電離單元能夠優(yōu)化吸附單元的性能，這是通過電離單元的兩種工作狀態(tài) 實現(xiàn)的強化吸附狀態(tài)和加速解附狀態(tài)。在強化吸附狀態(tài)，通過電離單元形成的 離子風增加中性氣體分子的動能，從而增加吸附單元的信號響應強度進而增加其 靈敏度；在加速解附狀態(tài)，通過電離單元產(chǎn)生的紫外輻射加速吸附單元的解吸附 進而縮短其恢復時間。


圖1為本發(fā)明具體實施例的傳感器結(jié)構示意圖中，極化電極l，柵格電極2，吸附式氣敏裝置3，放電區(qū)域4，離子漂移 區(qū)域5，叉指式電極6，吸附式氣敏材料7和極化電極電極材料8。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示， 一種吸附與電離互補增強的氣體傳感器，包括極化電極l、柵 格電極2和吸附式氣敏裝置3，柵格電極2位于極化電極1和吸附式氣敏裝置3 之間，柵格電極2與極化電極1之間的氣體間隙構成放電區(qū)域4，柵格電極2與 吸附式氣敏裝置3之間的氣體間隙構成離子漂移區(qū)域5;
極化電極1面向柵格電極2 —側(cè)表面布置有導體性或者半導體性的管狀、線 狀、柱狀、條帶狀或者針狀的極化電極電極材料，其中，優(yōu)選的極化電極電極材 料是一維納米材料；
柵格電極2具有鏤空的幾何特征，使得中性分子、帶電粒子或者光量子在放 電區(qū)域4與離子漂移區(qū)域5之間能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)交換；
吸附式氣敏裝置3面向柵格電極2 —側(cè)的表面布置有叉指式電極6，在叉指 式電極6表面布置有吸附性氣敏材料7;
傳感器能夠生成四種氣敏電學量對氣體成分進行標定和識別，其中，通過放 電區(qū)域4的氣體放電過程，產(chǎn)生擊穿電壓和局部放電電流兩種氣敏電學量，通過 離子漂移區(qū)域5的離子漂移過程和氣體吸附過程，產(chǎn)生離子電流和電導率兩種氣 敏電學量。
通過放電區(qū)域4氣體放電所產(chǎn)生的紫外輻射，加速吸附性氣敏材料7解吸附 或稱恢復過程。
所述的極化電極電極材料8，如果是一維納米材料膜，并且不是由原位制造 工藝制備的，則一維納米材料膜與基片之間布置有單層或多層的金屬層。
所述的吸附性氣敏材料7，可以是小于或等于25攝氏度下即具有敏感性的 吸附性氣敏材料，其中，優(yōu)選的吸附性氣敏材料是一維納米材料，也可以是30 攝氏度以上溫度下才具有敏感性的氣敏材料，如果是后一種氣敏材料，可以在吸 附式氣敏裝置靠近叉指式電極的位置布置一個加熱用電阻層。
所述的吸附性氣敏材料7，可以是吸附性氣敏材料的單質(zhì)，也可以是吸附性 氣敏材料與其他可以增強其功能或者增強其加工工藝兼容性的添加劑組成的混 合物，添加劑的成分可以任意選擇，其中，優(yōu)選的是貴金屬催化劑粉末、有機添 加劑和絕緣性陶瓷粉末。
所述的吸附性氣敏材料7，可以是單層的吸附性氣敏材料膜，也可以是多種 吸附性氣敏材料膜構成的多層膜。
所述的吸附性氣敏材料7在吸附式氣敏裝置3基片并非絕緣材料的情況下必 須和基片之間是電隔離的，實現(xiàn)電隔離的方法和結(jié)構設置可以是任意選擇的，其 中，優(yōu)選的是使用一層絕緣薄膜，使之位于基片與叉指式電極6之間。
所述的極化電極l、柵格電極2和吸附式氣敏裝置3，各個電極組裝后必須 保證彼此的電隔離，其基片材料可以任意選擇，其中，優(yōu)選的方案是陶瓷基片材 料和硅基片材料，若是硅基片材料，必須在各個電極相接觸的位置表面布置有絕 緣的薄膜材料。
所述的極化電極1和柵格電極2，可以分別布置在兩個基片上，也可以布置 在一個基片上。 具體實施例
放電電極結(jié)構由面積為8mmX8mm的上部和下部兩個硅基片鍵合而成，分別 充當柵格電極和極化電極。下部硅基片面向上部硅基片一側(cè)的表面有厚度為2um
的二氧化硅絕緣層覆蓋，下部硅基片中央?yún)^(qū)域有面積為5mmX8mm的方形溝槽狀 凹坑結(jié)構，凹坑中布置有面積為4mmX4mra的正方形碳納米管膜，其中的碳納米 管屬于金屬型或者半導體型，其平均直徑為45nm，碳納米管膜由碳納米管和乙 基纖維素有機添加劑混合而成，兩者的質(zhì)量比約為1:8。碳納米管膜的下部布置 有面積為4. 5誦X8mm方形的、厚度分別為30nm和270nm的Cr/Au金屬導電層， 該金屬導電層位于下部硅基片的凹坑內(nèi)，作為碳納米管膜的導電連接層，面積為 8mmX8mm的上部硅基片面向下部硅基片一側(cè)的表面有厚度為2 y m的二氧化硅絕 緣層覆蓋，兩個硅基片鍵合的部分為下部硅基片凹坑結(jié)構周圍的區(qū)域，該區(qū)域為 兩個方形區(qū)域，在碳納米管膜與上部硅基片之間存在有平均為11. m大小的電 極間隙。上部硅基片鍵合后對應著碳納米管膜的區(qū)域，為柵格式的鏤空結(jié)構，每 個長方形柵格的尺寸完全相同，為50ymX4.3mm，各個柵格的中心線間距為 100 um。
上部硅基片在背向下部硅基片一側(cè)被刻蝕為凹坑式結(jié)構，所述的柵格結(jié)構， 處于凹坑結(jié)構的底部。
吸附式氣敏裝置的基片為表面氧化的硅片，氧化層厚度為2um，其面向柵 格電極(上部硅基片) 一側(cè)被制造為凸臺狀結(jié)構，其表面布置有Cr/Au叉指式電 極，Cr、 Au厚度分別為30nm和270nm，叉指之間的間隙為5um。在叉指式電極 表面布置有碳納米管膜作為吸附性氣敏材料，膜厚度為35tim，是碳納米管與二 氧化錫納米粉、樹脂、Ag納米粉組成的混合物膜。叉指式電極和碳納米管膜都 布置在硅基片的凸臺之上。吸附式氣敏裝置通過與柵格電極的鍵合形成一個氣體 間隙，從柵格到碳納米管膜表面的距離為50um。
將該電極置于常壓空氣中測量其直流放電特性，發(fā)現(xiàn)空氣間隙在平均值為 23-26V條件下發(fā)生擊穿，擊穿后沒有發(fā)現(xiàn)任何熱平衡等離子生成造成的電極損 傷現(xiàn)象，當加載電壓為IOV條件下，即可以檢測到nA級的局部放電電流。這說 明該傳感器可以在36V低壓下正常工作，符合微型化、片上化器件對供電系統(tǒng)的 基本要求。
利用該傳感器所產(chǎn)生的氣體擊穿電壓、局部自持放電電流幅值、離子漂移電 流幅值和吸附性氣敏材料電導率對三種氣體成分進行了標定，這三種成分的氣體
分別是空氣(氣體A)、氮氣與200ppm丙酮組成的混合物(氣體B)和1000ppm 酒精與氮氣組成的混合物(氣體C);
傳感器工作時，極化電極的加載電壓設為Vi，柵格電極的加載電壓設為V2， V2接地，叉指式電極兩個叉指的加載電壓分別設為V3、 V4;
用放電間隙中氣體的擊穿電壓進行標定的結(jié)果是
氣體A: 23-26V;氣體B: 18-19V;氣體C: 19-21V;
用放電間隙中氣體的局部自持放電電流幅值標定的結(jié)果是
氣體A: V產(chǎn)12V條件下柵格電極與極化電極回路中電流為8nA;氣體B: V產(chǎn)12V 條件下柵格電極與極化電極回路中電流為28nA;氣體C: V^12V條件下柵格電極 與極化電極回路中電流為21nA;
用離子漂移電流幅值標定的結(jié)果是
氣體A: V1=12V、 V3=V4=-36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回路中電流 為67pA;氣體B: V1=12V、 V^V4"36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回路中 電流為233pA;氣體C: V產(chǎn)12V、 H-36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回 路中電流為185pA;
用吸附性氣敏材料電導率標定的結(jié)果是
氣體A: V產(chǎn)12V、 V3=-35V、 V4=-36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回路 中電導率為32pS;氣體B: V1=12V、 V3=-35V、 V4=_36V加載電壓下連接叉指式電 極的檢測回路中電導率為988nS;氣體C: V1=12V、 V3=-35V、 V產(chǎn)-36V加載電壓下 連接叉指式電極的檢測回路中電導率為894nS;
當沒有放電電極參與的情況下(Vi接地)，吸附性氣敏材料電導率標定的結(jié) 果是
氣體A: V3=-35V、 V4。36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回路中電導率 為12fS;氣體B: V3=-35V、 V^-36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回路中電 導率為721pS;氣體C: V3=-35V、 V4=-36V加載電壓下連接叉指式電極的檢測回 路中電導率為652pS;
可見，與本發(fā)明的技術方案相比，沒有放電電極參與的條件下，氣敏材料電 導率對氣體成分變化的響應幅度(電導率的相對變化)明顯低很多。
此外，利用體積比配氣法，對本發(fā)明提出的技術方案進行了敏感極限測試， 對于丙酮在氮氣中混合后形成的混合氣體，在102ppt量級，吸附性氣敏材料電 導率仍然有102pS量級的響應，而在沒有放電輔助的條件下，當丙酮濃度降低到 102ppb量級，吸附性氣敏材料電導率的電導率就已經(jīng)降低到102fS。根據(jù)實驗數(shù) 據(jù)，通過使用本發(fā)明提出的技術方案，對于丙酮在氮氣中的成分而言，吸附性氣 敏材料敏感度(輸出相對變化與輸入相對變化之比)提高了三個數(shù)量級。
而上述的標定，為每一種氣體都提供了四種氣敏特征量，因此極大地提高了 標定與識別氣體成分的精度。
碳納米管吸附式氣敏材料在吸附了某一濃度的丙酮或者酒精以后，無法立即 對較低濃度的丙酮或者酒精的濃度變化進行響應，這就是常見的中毒現(xiàn)象，在空 氣中，ppm量級丙酮或酒精所引起的中毒現(xiàn)象的解除需要3小時左右。在空氣中， 當V產(chǎn)-21V、 V3=-15V條件下，放電間隙中發(fā)生放電，并伴有紫外輻射，加速了吸 附式氣敏材料的恢復速度，使其提高到17分鐘左右。可見，本實施例對于加速 吸附式氣敏材料的恢復，起到了非常明顯的作用。
權利要求
1.一種吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征在于，包括極化電極、柵格電極和吸附式氣敏裝置，柵格電極位于極化電極和吸附式氣敏裝置之間，柵格電極與極化電極之間的氣體間隙構成放電區(qū)域，通過放電區(qū)域中的氣體放電過程，產(chǎn)生擊穿電壓和局部放電電流兩種氣敏電學量，且放電區(qū)域中氣體放電所產(chǎn)生的紫外輻射，加速吸附性氣敏材料的解吸附或稱恢復過程；柵格電極與吸附式氣敏裝置之間的氣體間隙構成離子漂移區(qū)域，通過離子漂移區(qū)域中的離子漂移過程和氣體吸附過程，產(chǎn)生離子電流和電導率兩種氣敏電學量；所述極化電極面向柵格電極一側(cè)表面布置有導體性或者半導體性的管狀、線狀、柱狀、條帶狀或者針狀的極化電極電極材料；所述柵格電極具有鏤空的幾何特征，使得中性分子、帶電粒子或者光量子在放電區(qū)域與離子漂移區(qū)域之間能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)交換；所述吸附式氣敏裝置面向柵格電極一側(cè)的表面布置有叉指式電極，在叉指式電極表面布置有吸附性氣敏材料。
2. 如權利要求1所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是，所述 的極化電極電極材料為一維納米材料或者準一維納米材料。
3. 如權利要求1或2所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是， 所述極化電極電極材料為一維納米材料或者準一維納米材料，且該一維納米材料 或者準一維納米材料不是由原位制造工藝制備時，則一維納米材料或者準一維納 米材料與基片之間布置有單層或多層的金屬層。
4. 如權利要求1所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是，所 述的吸附性氣敏材料，是小于或等于室溫25攝氏度下即具有敏感性的吸附性氣 敏材料，其中， 一種吸附性氣敏材料是一維納米材料；或者是30攝氏度以上溫 度下才具有敏感性的氣敏材料，如果是后一種氣敏材料，在吸附式氣敏裝置靠近 叉指式電極的位置布置一個加熱用電阻層。
5. 如權利要求1或4所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是， 所述的吸附性氣敏材料，其中一種為一維納米材料。
6. 如權利要求1或4所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是， 所述的吸附性氣敏材料，是吸附性氣敏材料的單質(zhì)，或者是吸附性氣敏材料與能 夠增強其功能或者增強其加工工藝兼容性的添加劑組成的混合物，其中，添加劑 的成分包括貴金屬催化劑粉末、有機添加劑、絕緣性陶瓷粉末三種之中的一種或 者多種。
7. 如權利要求6所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是，所 述的吸附性氣敏材料，是單層的吸附性氣敏材料膜，或者是多種吸附性氣敏材料 膜構成的多層膜。
8. 如權利要求1或4所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是， 所述的吸附性氣敏材料在吸附式氣敏裝置基片并非絕緣材料的情況下必須和基 片之間是電隔離的， 一種實現(xiàn)電隔離的結(jié)構是使用一層絕緣薄膜，該絕緣薄膜位 于基片與叉指式電極之間。
9. 如權利要求1所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是，所 述的極化電極、柵格電極和吸附式氣敏裝置，各個電極組裝后必須保證彼此的電 隔離，其基片材料是任意的，其中， 一種基片材料是陶瓷基片材料，另一種基片 材料是硅基片材料，若是硅基片材料，必須在各個電極相接觸的位置表面布置有 絕緣的薄膜材料。
10. 如權利要求1或9所述的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，其特征是， 所述的極化電極和柵格電極是分別布置在兩個基片上，或者是布置在一個基片 上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微電子器件技術領域的吸附與電離互補增強的氣體傳感器，包括極化電極、柵格電極和吸附式氣敏裝置，柵格電極位于極化電極和吸附式氣敏裝置之間，柵格電極與極化電極之間的氣體間隙構成放電區(qū)域，柵格電極與吸附式氣敏裝置之間的氣體間隙構成離子漂移區(qū)域；極化電極面向柵格電極一側(cè)表面布置有極化電極電極材料；柵格電極具有鏤空的幾何特征，使得中性分子、帶電粒子或者光量子在放電區(qū)域與離子漂移區(qū)域之間能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)交換；吸附式氣敏裝置面向柵格電極一側(cè)的表面布置有叉指式電極，在叉指式電極表面布置有吸附性氣敏材料。本發(fā)明提高標定和識別氣體成分的精度，大幅提高選擇性；擴大敏感范圍；解決中毒問題。
文檔編號G01N27/00GK101349665SQ200810042479
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權日2008年9月4日
發(fā)明者侯中宇, 蔡炳初 申請人:上海交通大學