图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发取得进展

中国科学院合肥物质科学研究院联合相关科研机构，近期研发出一种基于图形化氧化铟锡薄膜的新型臭氧传感器。该装置以商用氧化铟锡玻璃为材料基础，结合飞秒激光刻蚀和等离子体刻蚀技术，实现了对微量臭氧的高精度、快速和稳定检测。

随着臭氧污染问题日益突出，尤其是近地面臭氧浓度的持续升高，开发具备高灵敏度和选择性的微型臭氧传感器成为研究热点。传统金属氧化物半导体传感器在实际应用中常面临诸多挑战，包括外部加热引发的臭氧分解、湿度影响显著以及晶圆级制造一致性差等问题。

为解决上述问题，研究人员提出一种自上而下的制造方案，以氧化铟锡玻璃为基底，利用飞秒激光刻蚀技术构建出蛇形电极结构。随后通过氩氢等离子体处理，使原本光滑的氧化铟锡薄膜表面产生微纳级粗糙结构，从而增强臭氧分子在表面的吸附与电荷转移效率。最终制备出体积仅为1.4×2.1×0.3 mm³的微型臭氧传感器。

该传感器采用自加热机制，可在无需外部热源的情况下，将敏感区域温度提升至180 ℃，有效避免了传统加热方式对臭氧分子的破坏。同时，传感器表现出优异的抗湿性能和高选择性，适用于20–1000 ppb浓度范围的臭氧监测，其检测结果与紫外吸收法标准设备的相关系数达到93.6%。

该传感器的制备流程简洁，工艺成熟，便于实现晶圆级规模化生产，且性能稳定、一致性高，可广泛应用于室内外臭氧污染的网格化监测系统中。

相关研究成果已在国际知名期刊《纳米快报》（Nano Letters）上发表，并获得了国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接

查看全文

作者最近更新