способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде

Формула изобретения

Способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде, включающий нанесение газочувствительного слоя из фталоцианина меди на подложку с электродами, технохимическую активацию этого слоя и прогрев газочувствительного слоя, отличающийся тем, что на подложку с электродами наносят слой химически очищенного фталоцианина меди толщиной не более 50 нм, который подвергается легированию кислородом воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к полупроводниковой сенсорной технике, и может быть использовано для изготовления недорогих и простых в изготовлении датчиков для анализа газовой среды, в частности для определения концентрации аммиака.

Известны способы изготовления тонкопленочных датчиков для анализа газовой среды, которые включают нанесение газочувствительного слоя на подложку с электродами и технологическую активацию этого слоя.

Известен способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде, который включает нанесение газочувствительного слоя из органического полупроводника фталоцианина меди на подложку с электродами и технологическую активацию этого слоя. Этот способ изготовления заключается в следующем:

1. На стеклянную подложку с электродами наносят вакуумным напылением газочувствительный слой органического полупроводника меди (CuPc).

2. Многократный (11 циклов) нагрев до 84^oC и охлаждения до 20^oC чувствительного слоя органического полупроводника CuPc в окружающем воздухе и вакууме.

3. Прогрев слоя газочувствительного полупроводника CuPc при 50^oC в течение 10 мин.

Однако в полученном по такому способу тонкопленочном датчике для анализа аммиака в газовой среде имеется существенный недостаток низкая чувствительность при анализе концентрации аммиака (NH₃) в воздухе и сложная многостадийная технология изготовления датчика.

Изобретение направлено на повышение чувствительности тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде и упрощение технологии ее изготовления.

Это достигается тем, что на подложку с электродами наносится слой химически очищенного CuPc толщиной не более 50 нм, который подвергается легированию кислородом воздуха.

Предлагаемый способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде заключается в следующем:

1. На ситалловую подложку с электродами наносят вакуумным напыление газочувствительный слой толщиной не более 50 нм из органического полупроводника CuPc, очищенного химическими методами.

2. Легирование слоя CuPc кислородом воздуха.

Новым в предлагаемом способе по сравнению с прототипом является нанесение газочувствительного слоя органического полупроводника CuPc оптимальной толщины не более 50 нм и очищенного химическими методами, а также легирования слоя CuPc кислорода воздуха.

Пример. На ситалловую подложку с растровыми электродами (фиг. 1, поз. 1) в вакууме 1.33-10^-3 Па наносится термической возгонкой тонкий слой (35 нм) CuPc (фиг. 1. поз. 2), очищенного химическими методами. Температура подложки в процессе конденсации CuPc из газовой фазы поддерживалась в интервале 130-140^oC. После напыления слой CuPc подвергался легированию кислородом воздуха. Легированный слой выдерживался в атмосфере NH₃ при низкой концентрации при температуре 60^oC в течение 30 мин, а затем в вакууме при 150^oC.

Изготовление тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде предлагаемым способом позволило повысить чувствительность измерения концентрации (C) NH₃ до 10 мг/м³, получить линейную зависимость lgR от C (фиг. 2) и упростить технологию изготовления датчика.

Испытания тонкопленочных датчиком для анализа аммиака в газовой среде проводили при t=50^oC и напряжении <50 В. Измеряли зависимость показаний датчика от концентрации аммиака в пределах 10-1000 мг/м³. Для возврата сопротивления датчика производили прогрев до 150^oC в течении 4 мин. Датчики обладают высокой стабильностью параметров. Погрешность в измерении первоначального сопротивления составила не более 1%

Сопоставление характеристик, представленных в таблице, иллюстрирует несомненное преимущество заявленного способа изготовления.