一种氢气传感器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114280107A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111449733.X(22)申请日2021.11.30(71)申请人中国电子科技集团公司第四十八研究所地址410111湖南省长沙市天心区新开铺路1025号(72)发明人谢贵久张浩车颜贤何峰丁玎张月鑫(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008代理人廖元宝(51)Int.Cl.G01N27/12(2006.01)G01K7/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种氢气传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种氢气传感器及其制备方法，属于传感器技术领域，用于解决目前氢气传感器抗干扰性能弱的技术问题，氢气传感器具体包括硅片衬底，所述硅片衬底上设有薄膜电气隔离层，所述薄膜电气隔离层上设有加热电阻、测温电阻和氢敏电阻，所述加热电阻、测温电阻和氢敏电阻均设置有引线端，所述氢敏电阻的上方设有一层有机聚合物薄膜层。本发明具有性能稳定、寿命长、成本低、抗干扰性能好等优点。CN114280107ACN114280107A权利要求书1/1页1.一种氢气传感器，其特征在于，包括硅片衬底(1)，所述硅片衬底(1)上设有薄膜电气隔离层(2)，所述薄膜电气隔离层(2)上设有加热电阻(3)、测温电阻(4)和氢敏电阻(5)，所述加热电阻(3)、测温电阻(4)和氢敏电阻(5)均设置有引线端，所述氢敏电阻(5)的上方设有一层有机聚合物薄膜层(6)。2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述测温电阻(4)和氢敏电阻(5)均位于所述加热电阻(3)围合形成的区域内。3.根据权利要求2所述的氢气传感器，其特征在于，所述加热电阻(3)呈长方形，所述测温电阻(4)和氢敏电阻(5)均呈S形，位于加热电阻(3)围合的长方形区域内。4.根据权利要求1或2或3所述的氢气传感器，其特征在于，所述有机聚合物薄膜层(6)由PMMA或PTFE高分子有机聚合物制成。5.根据权利要求1或2或3所述的氢气传感器，其特征在于，所述氢敏电阻(5)由Pd1‑x‑Nix、Pd1‑x‑Agx、Pd1‑x‑Crx或Pd1‑x‑Cux材料制备而成。6.根据权利要求1或2或3所述的氢气传感器，其特征在于，所述薄膜电气隔离层(2)为SiO2薄膜电气隔离层。7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、对硅片衬底(1)进行清洗；S2、在硅片衬底(1)上制备一层薄膜电气隔离层(2)；S3、在薄膜电气隔离层(2)制备加热电阻(3)和测温电阻(4)；S4、在薄膜电气隔离层(2)上制备氢敏电阻(5)；S5、在整个芯片表面制备一层有机聚合物薄膜层(6)；S6、制备引线端，得到氢气传感器，其中引线端包括加热电阻引线端(7)、测温电阻引线端(8)和氢敏电阻引线端(9)。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S6之后，再对氢气传感器进行性能测试。9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，SiO2薄膜电气隔离层(2)的厚度为0.5μm～5μm，制备方法为PVD、CVD或蒸镀。10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，加热电阻(3)及测温电阻(4)的厚度为100nm～500nm，制备方法为PVD或蒸镀；氢敏电阻(5)厚度为50nm～200nm，制备方法为PVD或蒸镀；有机聚合物薄膜层(6)的厚度范围为10nm～150nm，制备方法为化学浴沉积或PVD。2CN114280107A说明书1/4页一种氢气传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明主要涉及氢气传感器技术领域，具体涉及一种氢气传感器及其制备方法。背景技术[0002]氢气是一种重要的易燃、易爆、高效的可再生新能源，空气中泄漏氢气浓度达到4.0％‑74.5％时遇明火可能引起强烈爆炸。氢气在军事及民用上都有重要的应用，为了保障使用安全，氢气传感器在军事上主要用于防止氢气泄漏、失火、爆炸，以及装备中的环境监测等。民用领域的应用主要有石化精炼厂和石化生产企业，氯碱、氢气和氯气等工业气体生产企业，半导体工业，核能、发电厂等能源工厂，燃料电池技术相关企业等。军用上主要应用于航天航空助推器、燃料电池的燃料能源以及军事作业环境的环境气体浓度监测。[0003]目前主要有七种类型的的氢气传感器，分别为钯(Pd)或Pd合金薄膜型、表面声波型、催化燃烧型、热导型、电化学型、热电薄膜型、氧化物半导体场效应晶体管型。其中所有类型的氢气的传感器都有一个重要的缺点，容易受其他气体的干扰，从而影响传感器的精度。另外现在市面上主流的氢气传感器均采用电化学、催化燃烧等方法，这些方法普遍存在寿命短、稳定性差的缺点