基于碳納米管的電離式微氣體傳感器的制備與性能研究.pdf

1、氣體離化傳感器通過加局部高電場，使待測氣體電離、發(fā)生放電來進行對氣體的檢測。不同的氣體具有不同的擊穿電壓。利用這一指紋特性，電離式氣體傳感器可以識別氣體的種類。與吸附式傳感器相比，離化式傳感器不受被測氣體化學吸附性的影響，并且具有靈敏度高，響應速度快，恢復時間短的優(yōu)勢。 本文提出了一種將MEMS加工方法與碳納米管薄膜沉積相集成的、基于電離原理的微氣體傳感器： 1) 應用了氣體電離檢測方法，不再受被測氣體化學吸附性的影響，

2、具有靈敏度高，響應速度快，恢復時間短的優(yōu)勢； 2) 應用了碳納米管作為電極功能材料，發(fā)揮了碳納米管的一維結(jié)構、場發(fā)射性能和負電子親合勢等優(yōu)越性，進一步增強了離化電場，降低了器件的工作電壓。 3) 在離化器件中引入了介電阻擋層（DBD）結(jié)構，對擊穿時電荷的增長、放電電流的突變進行了有效的控制，減小了氣體擊穿對器件壽命的影響。 4)總結(jié)了一套使用電泳電鍍相結(jié)合的方法沉積鎳－碳納米管復合薄膜的方法，作為的制備和研究此傳

3、感器的基礎。與絲網(wǎng)印刷、混合電鍍、電泳等方法相比，鎳－碳納米管復合薄膜密度可控、排布均勻、表面平整，并且具有較小的表面電阻、較好的場發(fā)射性能，更易與MEMS加工方法結(jié)合； 5) 設計并加工實現(xiàn)了兩種微電極系統(tǒng)電離式氣體傳感器。綜合了MEMS加工方法和碳納米管復合薄膜沉積方法，大幅減小了器件結(jié)構中陰陽兩極間距，增強了離化電場，使空氣等8種氣體的擊穿電壓降至36V以下，成功在低于人體工程學安全電壓的條件下，應用氣體擊穿電壓的指紋特性