新型图形化氧化铟锡薄膜臭氧传感器成功研发
艺术与科技
新型图形化氧化铟锡薄膜臭氧传感器成功研发
中国科学院合肥物质科学研究院联合多家研究单位，近期在臭氧传感技术领域取得重要进展。研究人员以商用氧化铟锡玻璃为基材，结合飞秒激光刻蚀与等离子体表面处理工艺，开发出一种基于图形化氧化铟锡薄膜的微型臭氧传感器。该传感器在结构设计上采用自加热机制，并通过等离子体处理优化表面特性，实现了对低浓度臭氧（ppb级别）的高精度、高稳定性检测。
近地面臭氧污染已成为大气环境监测的重点议题，推动微型化、高灵敏度臭氧传感器的研发成为行业热点。传统金属氧化物半导体传感器在实际应用中面临诸多挑战，如外部加热易导致臭氧分解、湿度干扰显著以及晶圆级一致性差等问题。针对这些瓶颈，研究团队提出了一种自上而下的传感器制造新方案，采用自加热结构设计，有效提升了器件性能与可靠性。
该制备方案以商用氧化铟锡玻璃作为衬底，利用飞秒激光在材料表面刻蚀出蛇形电极结构，随后通过氩氢等离子体对薄膜表面进行粗糙化处理，显著增强了臭氧分子的吸附效率和电荷转移能力。经激光切割后，最终形成体积仅为1.4×2.1×0.3 mm³的微型传感器。该器件在自加热模式下，能够将敏感区域温度提升至180 ℃，无需外部热源，避免了臭氧在加热过程中被消耗的问题。
实验结果显示，该传感器在20–1000 ppb臭氧浓度范围内具有良好的线性响应与高选择性，对环境湿度的依赖性较低，测量结果与国际公认的紫外吸收法分析仪高度一致，相关性系数达到93.6%。其制备过程简便，可扩展至晶圆级批量生产，具备良好的一致性和重复性，有望广泛应用于室内外臭氧污染的网格化监测。
相关研究成果已发表于国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters）。本研究得到了国家自然科学基金等科研项目的资助。
查看全文
评论0条评论