气体传感器保管制备和事情温度高,与硅基工艺不兼容等题目,范围了其在高密度集成物联网生态体系中的利用。
胶体量子点动作一种半导体纳米晶,拥有怪异的高外表活性和量子范围效力的去世特征,具有室温溶液处置的才能,更轻易与硅基兼容。但跟着硅基板尺寸逐步减少,对敏锐膜堆积的精度和工艺要求开端变高,今朝经常使用于气体传感器的成膜手艺包罗溅射、高温化学气相堆积(CVD)、滴涂、旋涂、丝网印刷等。因为采取溅射法在真空情况下易构成不精致多孔构造薄膜,高温CVD法对质料的采取保管节制性,滴涂法的成膜尺寸与百微米级硅基板不婚配,丝网印刷因为应力题目会粉碎硅基板构造,是以须要开辟一种低失配、高温、高精度的胶体量子点薄膜堆积工艺,来兑现气体传感器的芯片化。
据麦姆斯征询报导,针对保守成膜工艺没法实此刻百微米级而且构造悬空的MEMS基板上制备气敏薄膜的题目,华中科技大学刘欢传授团队使用电流体能源学(EHD)喷印手艺联合氧化钨(WO3)胶体量子点停止气敏薄膜的无掩模堆积,在MEMS微热板上制备出平均精致的敏锐薄膜双赢彩票官方网站,兑现了高机能微型气体传感器的制备。相干研讨功效已宣布于《微纳电子手艺》期刊。
EHD喷印是最近几年来产生的一种新式增材成立手艺,首要是鉴于外加电场引诱流体产糊口动,致使墨滴的拉伸和分裂,构成小于喷嘴直径数目级的高分辩率图形,是以也许对宽粘度规模的质料和低维纳米颗粒停止喷印。
思索到EHD喷印进程遭到诸多力的浸染,研讨职员采取了表面与尝试联合的体例,停止锥射流不变性浸染身分剖析,并探讨了电压、外表张力和粘性力对喷印的浸染,从而制备出契合要求的气敏墨水。研讨职员使用WCl6动作钨源,乙醇动作氧源,油酸(OA)和油胺(OLA)无机物动作长链配体,在加热前提下告终WO3胶体纳米晶的成核与发展进程,利用高分辩率透射电子显微镜(therapyEM)察看分解的WO3胶体纳米晶,如图1所示。采取能斯达电子MEMS微热板动作气体传感器基板,目的是在该地区上堆积半径100 μm的敏锐膜,器件如图2所示。图3显现了使用EHD喷印手艺在MEMS微热板上喷印WO3量子点的进程,使用EHD喷印方式喷印的液滴精确地堆积在叉指电极上,恰好笼盖在全部传感地区双赢彩票官方网站,由膜描摹可知其拥有杰出的平均性。
研讨职员将该MEMS气体传感器封装后停止气敏机能尝试,尝试后果解释,使用EHD喷印方式制备的WO3气体传感器的薄膜精致平均,在150℃下功耗仅20 mW,对体积分数5 × 10⁻⁶的NO2的推戴值约为10双赢彩票官网,能兑现体积分数5 × 10⁻⁷ ~ 1 × 10⁻⁵的NO2检测,检测底限低至1.6 × 10⁻⁷,拥有优良的气敏机能。
综上所述,这项研讨事情使用EHD喷印手艺乐成地在MEMS器件上兑现了机能优良的无掩膜堆积WO3胶体量子点。与保守的质料制备方式如滴涂、溅射、静电纺丝等比拟,EHD喷印方式复杂,而且能顺应尺寸逐步减少的气体传感器基板,同时无望实此刻传感器阵列上集成多种胶体量子点气敏质料,进而鞭策传感器向集成化、智能化成长,更好天时用于物联网、转移末端等。