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研究团队，近期成功研发出一种基于图形化氧化铟锡膜的微型臭氧传感器。该器件以商用氧化铟锡玻璃为基体，结合飞秒激光刻蚀与等离子体表面处理技术，构建出具有自加热功能的微型气敏结构，实现了对环境级（ppb量级）臭氧的高精度、快速响应与稳定检测。
近年来，近地面臭氧污染问题日益突出，成为大气环境监测的重要目标。传统金属氧化物半导体臭氧传感器在实际应用中面临诸多挑战，如外部加热源易导致臭氧分解、湿度干扰显著，以及晶圆级制造过程中性能一致性差等问题。为解决这些技术瓶颈，研究团队提出了一种自上而下的自加热传感器制造新路径。
该方案以商用氧化铟锡（ITO）玻璃为基板，利用飞秒激光在表面刻蚀出蛇形电极图形，随后通过氩氢混合等离子体进行刻蚀处理，使原本平整的氧化铟锡薄膜表面呈现微观粗糙结构，从而增强臭氧分子的吸附能力与界面电荷转移效率。最终制得的传感器尺寸仅为1.4 × 2.1 × 0.3 毫米³，在无需外部加热条件下，可将敏感区域温度提升至180 ℃，从而避免臭氧在传感器外围的无意识分解。
实验数据显示，该氧化铟锡传感器在20–1000 ppb臭氧浓度范围内展现出高选择性与良好的抗湿性。其检测结果与国际公认的紫外吸收法分析仪之间具有高达93.6%的相关性，验证了其在环境监测场景中的实用性。
该器件不仅工艺流程简洁、具备晶圆级批量制造潜力，同时在性能稳定性与一致性方面表现优异，为推动臭氧污染的网格化、精细化监测提供了新的技术手段。
研究成果已发表于国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters），研究工作获得了国家自然科学基金等项目的资助。
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