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基于HTCC敏感芯体SnO2薄膜NO2传感器

2021-04-25杨永超王大兴程振乾皮倩倩

传感器与微系统 2021年4期

杨永超,刘 洋,王大兴,程振乾,皮倩倩,刘 玺

(1.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江 哈尔滨 150028;2.哈尔滨工业大学,黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引 言

环境中有毒有害气体的有效检测对环境保护和人类健康具有重要意义。NO2是环境中重要有害气体,环境中NO2超标直接危害人体健康,引发呼吸道疾病,长期处于NO2环境中,将对呼吸器官产生严重损害[1,2]。因此,实现环境中NO2快速检测,对人体健康保护和环境质量监测具有重要意义。

在众多气体检测方法中,基于半导体金属氧化物气敏材料的气体传感器以其独特技术优势,在气体检测领域具有重要地位。在众多金属氧化物中,SnO2具有材料成本低、化学性质稳定,对多种气体均具有响应等特点,使其成为气体传感器主要气敏材料,目前研究通过SnO2形貌控制、掺杂、复合等技术手段提升SnO2气敏材料灵敏度,以及实现不同种类气体选择检测[3~6]。

敏感材料需要涂覆到敏感芯体上,实现气敏性能。半导体气体传感器敏感芯体依据加热方式不同可分为旁热式和直热式[7]。旁热式敏感芯体与加热器分离,多数为管式结构,该种敏感芯体结构复杂、一致性差,难以实现器件的小型化、阵列化集成[8]。直热式敏感芯体加热器与敏感芯体一体化集成,具有尺寸小、一致性高、适合批量生产等优点。目前,直热式敏感芯体大都采用MEMS工艺制作,该种方法工艺复杂,材料成本高,限制了推广使用。近些年,高温共烧陶瓷(high-temperature co-fired ceramics,HTCC)技术在气体传感器领域得到广泛应用[9~11]。……

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