新型图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发成功
新型图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发成功
中国科学院合肥物质科学研究院联合相关单位，近期基于常规氧化铟锡玻璃材料，采用飞秒激光刻蚀与等离子体刻蚀相结合的加工手段，成功研制出一种基于图形化氧化铟锡薄膜的微型臭氧传感器。该传感器集成自加热机制与等离子体表面处理技术，实现了对低浓度臭氧（ppb级别）的高精度、快速响应与稳定性监测。
近地面臭氧污染已成为大气环境监测的重要议题，因此开发适用于微型环境臭氧检测的高灵敏传感器成为研究热点。传统金属氧化物半导体臭氧传感器常面临诸多挑战，包括外部加热装置易导致臭氧分解、湿度干扰严重以及晶圆级制备中性能一致性差等问题。为应对这些挑战，科研人员提出了一种自上而下的图形化自加热氧化铟锡传感器制造方案。
该方案以商业化氧化铟锡玻璃为基材，通过飞秒激光精准刻蚀形成蛇形电极结构，并利用氩氢混合等离子体对表面进行处理，使原本平滑的氧化铟锡薄膜产生可控粗糙度，从而增强臭氧分子的吸附与界面电荷转移效率。经过激光切割，最终获得尺寸仅为1.4×2.1×0.3 mm³的微型传感器。该传感器利用内置的自加热功能，可在无需外部热源的条件下将敏感区域温度提升至180 ℃，有效避免因外部加热引起的臭氧分解。
实验结果显示，该氧化铟锡传感器在臭氧检测中表现出优异的选择性与环境适应性，尤其在低湿度条件下仍能保持高灵敏度。其检测范围覆盖20–1000 ppb臭氧浓度，与目前国际上广泛认可的紫外吸收法分析仪的检测结果一致性高达93.6%。此外，该传感器具备结构简单、制备工艺兼容性高和晶圆级量产潜力大等优势，有望广泛应用于室内外大气臭氧污染的网格化实时监测。
此项研究成果已在《纳米快报》（Nano Letters）期刊上发表，并获得了国家自然科学基金等科研项目的资助。
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