图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发取得新突破
图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发取得新突破
中国科学院合肥物质科学研究院联合其他科研单位，近期成功开发出一种基于图形化氧化铟锡膜的微型臭氧传感器。该传感器采用飞秒激光刻蚀与等离子体刻蚀相结合的工艺，在常规氧化铟锡玻璃基底上构建微结构，结合独特的自加热机制与等离子体表面改性处理，实现了对ppb级别臭氧的高效、稳定检测。
近地面臭氧污染已成为城市大气监测的重点问题，推动微型化、高灵敏臭氧传感器的研发成为行业趋势。传统金属氧化物半导体臭氧传感器存在诸如外部加热导致臭氧分解、湿度干扰显著及晶圆级制造一致性差等瓶颈。为此，研究团队提出了一种全新的自上而下制造策略，以实现更稳定的传感器性能。
该策略以商用氧化铟锡玻璃为原材料，利用飞秒激光刻蚀技术构建出蛇形电极结构，再通过氩氢混合等离子体对氧化铟锡薄膜进行粗糙化处理，从而增强臭氧分子的吸附与电荷转移效率。经过激光加工后，最终制得的传感器尺寸仅为1.4×2.1×0.3 mm³。该器件具备自加热功能，可在无需外部加热条件下，将敏感区域局部温度提升至180 ℃，有效避免因加热导致的臭氧分解。测试显示，该传感器在20–1000 ppb臭氧浓度范围内表现出高选择性和低湿度干扰特性，其检测结果与紫外吸收法分析仪的相关系数高达93.6%。
该传感器的制备流程简单，具备良好的工艺可重复性与晶圆级量产潜力，性能一致性高，适用于构建室内外臭氧污染监测网络，为实现大气污染的精细化治理提供了有力支持。
研究成果已在《纳米快报》（Nano Letters）上发表。该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
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