基于MEMS叠层微结构的SO2毒气传感器

摘要

利用多孔上电极叠层微结构,以真空镀膜技术形成气敏膜,采用MEMS微加工技术研制了气体传感器.依据等效电路和工艺边界条件,通过电导公式推导出传感器的输出电导提高了103倍,解决了有机半导体的信号采集问题.通过SEM微观形貌,确认蒸发电流100～120 A、蒸发时间8～12 s为电极成膜最佳条件;气敏膜表面呈现二次化学反应融合的200 nm左右"米粒状" 活性颗粒状态,均匀一致,孔隙有序.测试结果表明:比例系数为0.15～0.35的硫酸掺杂CuPcxPANI 1-x对SO2有最佳的灵敏度;考虑到减少H2S气体干扰,选择CuPc0.35PANI0.65为气敏材料,在加热电压VH为1～2.5 V时提高了传感器的灵敏度特性和响应恢复特性,响应时间为30 s;传感器输出特性为单对数线性关系,检测范围为0～200×10-6;经6个月的稳定性考核,其输出阻抗漂移≤±5%,灵敏度漂移≤10%.