專利名稱：一種H₂S聲表面波氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于檢測(cè)H2S氣體的聲表面波氣體傳感器。
背景技術(shù)：
聲表面波氣體傳感器的工作原理是通過輸入叉指換能器與輸出叉指換能器之間通道上的敏感薄膜對(duì)待測(cè)氣體的吸附引起聲表面波傳感器速度的變化，從而發(fā)生輸出和輸入頻率的變化，引起聲表面波振蕩頻率的漂移，以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)氣體的檢測(cè)。聲表面波氣體傳感器發(fā)展于上世紀(jì)70年代，因聲表面波氣體傳感器具有體積小、重量輕、精度高、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且制作工藝簡(jiǎn)單，成本低，是氣體傳感器的重要補(bǔ)充。硫化氫(H2S)是硫的氫化物中最簡(jiǎn)單的一種，常溫時(shí)硫化氫是一種無色有臭雞蛋氣味的劇毒氣體，是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素，人體吸入對(duì)粘膜有強(qiáng)烈刺激作用。硫化氫(H2S)為化工過程的副產(chǎn)品，經(jīng)常存在于多種生產(chǎn)過程中以及自然界中，因此要求對(duì)氣體H2S的檢測(cè)要有足夠的靈敏度和選擇度。在現(xiàn)有工藝條件下，提高H2S聲表面波氣體傳感器的性能主要涉及兩個(gè)方面，一是敏感薄膜的制備與選擇，二是叉指換能器性能的提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供了一種H2S聲表面波氣體傳感器，該聲表面波氣體傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝簡(jiǎn)化、選擇性好、靈敏度高、檢測(cè)質(zhì)量高、導(dǎo)熱性和耐熱性好。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用技術(shù)方案如下:一種H2S聲表面波氣體傳感器，由基底、壓電基片、叉指換能器、敏感薄膜組成，所述壓電基片采用的是ZnO和金剛石構(gòu)成的雙層膜結(jié)構(gòu)，所述敏感薄膜采用的是Sn02、WO3構(gòu)成的雙層敏感薄膜。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:所述壓電基片中的金剛石薄膜厚度為15_20Mm。所述壓電基片中的ZnO薄膜是在金剛石薄膜上，厚度為0.1-0.2Mm。所述敏感薄膜中的WO3敏感膜是在壓電基片上，厚度為50_100nm。所述敏感薄膜中的SnO2敏感膜是在WO3敏感膜上，厚度為20-50nm。所述叉指換能器是在壓電基片上，厚度為40-50nm。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:敏感薄膜由Sn02、WO3構(gòu)成的雙層敏感薄膜，穩(wěn)定性好，具有較高的靈敏度、選擇性好、靈敏度高，可以檢測(cè)微量H2S氣體。壓電基片采用ZnO和金剛石構(gòu)成的雙層膜結(jié)構(gòu)，可以滿足高頻、高機(jī)電耦合系數(shù)、大功率的要求。

[0015]圖1本實(shí)用新型涉及的H2S聲表面波氣體傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本實(shí)用新型的敏感薄膜結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號(hào):1基底、2叉指換能器、3敏感薄膜、4金剛石薄膜、5Zn0薄膜、6評(píng)03敏感膜、7Sn02敏感膜。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖所示，在本實(shí)用新型的基底I硅上利用微波等離子CVD法，制備金剛石薄膜4，其沉積厚度15Mm，要求晶粒細(xì)小，均勻，致密；然后對(duì)金剛石薄膜4表面拋光，先用金剛石微粉進(jìn)行粗拋，再用二氧化硅為研磨料進(jìn)行表面精密修復(fù)，使金剛石薄膜4表面粗糙度小于3nm。在金剛石薄膜4上使用超真空射頻磁控濺射系統(tǒng)濺射一層納米ZnO薄膜5，膜厚為
0.1OMm，超真空射頻磁控濺射系統(tǒng)中充入純氧氣體，工作溫度為550°C。在壓電基片上將固化的WO3經(jīng)過電子束蒸發(fā)沉積，再在丙酮溶液剝離光刻膠，常溫下真空烘干后形成WO3敏感膜6，薄膜厚度為50nm。在WO3敏感膜6上滴涂SnO2溶液，再真空干燥形成SnO2敏感膜7，薄膜厚度為20nm。在壓電基片上，采用電子束蒸發(fā)法沉積一層厚度為IOOnm的Pt膜，經(jīng)過刻蝕工藝制成叉指換能器2，叉指電極厚度40nm。
權(quán)利要求1.一種H2S聲表面波氣體傳感器，包括基底、壓電基片、叉指換能器、敏感薄膜，其特征在于，所述壓電基片采用的是ZnO和金剛石構(gòu)成的雙層膜結(jié)構(gòu)，所述敏感薄膜采用的是SnO2、WO3構(gòu)成的雙層敏感薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H2S聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述壓電基片中的金剛石薄膜厚度為15-20Mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H2S聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述壓電基片中的ZnO薄膜是在金剛石薄膜上，厚度為0.1-0.2Mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H2S聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述敏感薄膜中的WO3敏感膜是在壓電基片上，厚度為50-100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H2S聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述敏感薄膜中的SnO2敏感膜是在WO3敏感膜上，厚度為20-50nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種H2S聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述叉指換能器是在壓電基片上，厚度為40-50nm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種H2S聲表面波氣體傳感器，包括基底、壓電基片、叉指換能器、敏感薄膜，其特征在于，所述壓電基片采用的是ZnO和金剛石構(gòu)成雙層膜結(jié)構(gòu)，所述敏感薄膜采用的是SnO2、WO3構(gòu)成的雙層敏感薄膜。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝簡(jiǎn)化、選擇性好、靈敏度高、檢測(cè)質(zhì)量高、導(dǎo)熱性和耐熱性好。
文檔編號(hào)G01N29/036GK202994730SQ201320011278
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者朱小萍 申請(qǐng)人:淮南聯(lián)合大學(xué), 朱小萍