一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测中的应用

1.本发明属于氧化物半导体气敏传感领域，具体涉及一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测中的应用。


背景技术：

2.纳米材料具有宏观材料所没有的一些性质，比如小尺寸效应、表面效应、量子隧穿效应和介电限域效应等，使纳米材料体现出一些有别于宏观材料的物理特性，从而有了其独特的应用。
3.其中，纳米线是一些微型电路器件的基本单元。半导体纳米线因为本身的某些特殊性质，如良好的光学性能、异向导电性能等，故而对半导体纳米线进行研制以应对各种期间受材料尺寸限制带来的困难，具有良好的应用意义。
4.在众多半导体材料中，氧化锡作为一种n型宽禁带半导体，禁带宽度为3.6ev，体现出良好的半导体特性。而且氧化锡纳米材料已经被大量事实证明具有气体检测的应用背景。因此，一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用有助于氧化锡半导体在气敏传感应用中的便携组装，特别是在各种柔性气体传感器件中的应用。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术，本发明提供一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用，以生产一种便于分离并且结构柔软的氧化锡纳米线。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用，包括以下步骤：
7.s1：将硅片放入装有纯铜靶材的喷金仪中，在8-9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为50-60s；
8.s2：将氧化锡粉末和碳粉均匀混合，将混合粉末放在管式炉高温区域，并且将覆盖有金属铜的硅片放置在管式炉高温区域边缘位置；
9.s3：抽出管式炉内部空气，使管式炉内部气压达到10-20pa；
10.s4：将控温区域升温至1200-1250℃，在此温度维持110-120min，期间以25-30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上得到柔软的氧化锡纳米线；
11.s5：将硅片上的氧化锡纳米线刮落到高纯酒精中，随后将氧化锡纳米线酒精悬浮液滴至表面干净的硅片上，等待酒精完全蒸发得到附有分离的氧化锡纳米线的硅片；
12.s6：使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积50-60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。
13.优选地，在9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为60s。
14.优选地，使管式炉内部气压达到20pa以内，将控温区域升温至1250℃，在此温度维持120min，期间以30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上
得到柔软的氧化锡纳米线。
15.优选地，一种氧化锡纳米线在气体检测中的应用，使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。
16.优选地，一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用所得的氧化锡纳米线。所得氧化锡纳米线具有明显的物理性能优势，纳米线结构柔软且蓬松，便于分离以制备多根或单根的纳米线器件。所得氧化锡纳米线气体传感器对有机气体非常敏感，反应灵敏。
17.本发明的有益效果是：本发明条件简单，此制备方法所需设备和原材料价格较低；采用本发明的制备方法进行氧化锡纳米线的制备得到了氧化锡纳米线，该纳米线的结构柔软，纳米线直径一致性较高，并且便于分离，所得氧化锡纳米线气体传感器对有机气体非常敏感，反应灵敏，具有一定的应用价值。
附图说明
18.图1为一种氧化锡纳米线的扫描电镜图。
19.图2为一种氧化锡纳米线气体传感器的气体敏感度图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明提出了一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用，包括以下步骤：
22.s1：将硅片放入装有纯铜靶材的喷金仪中，在8-9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为50-60s。
23.s2：将氧化锡粉末和碳粉均匀混合，将混合粉末放在管式炉高温区域，并且将覆盖有金属铜的硅片放置在管式炉高温区域边缘位置。
24.s3：抽出管式炉内部空气，使管式炉内部气压达到10-20pa。
25.s4：将控温区域升温至1200-1250℃，在此温度维持110-120min，期间以25-30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上得到柔软的氧化锡纳米线。
26.s5：将硅片上的氧化锡纳米线刮落到高纯酒精中，随后将氧化锡纳米线酒
27.精悬浮液滴至表面干净的硅片上，等待酒精完全蒸发得到附有分离的氧化锡纳米线的硅片。
28.s6：使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积50-60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。
29.进一步地，在9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为60s。
30.进一步地，使管式炉内部气压达到20pa以内。将控温区域升温至1250℃，在此温度维持120min，期间以30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上得到柔软的氧化锡纳米线。
31.进一步地，使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。
32.进一步地，一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用所得的氧化锡纳米线，纳米线尺寸均匀，直径在300-400nm。所得的氧化锡纳米线气体传感器对有机气体敏感，其中对10ppm浓度的乙醇表现出2.1气体敏感度。
33.虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但不应理解为对本专利保护范围的限定，在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。


技术特征：
1.一种氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将硅片放入装有纯铜靶材的喷金仪中，在8-9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为50-60s；s2：将氧化锡粉末和碳粉均匀混合，将混合粉末放在管式炉高温区域，并且将覆盖有金属铜的硅片放置在管式炉高温区域边缘位置；s3：抽出管式炉内部空气，使管式炉内部气压达到10-20pa；s4：将控温区域升温至1200-1250℃，在此温度维持110-120min，期间以25-30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上得到柔软的氧化锡纳米线；s5：将硅片上的氧化锡纳米线刮落到高纯酒精中，随后将氧化锡纳米线酒精悬浮液滴至表面干净的硅片上，等待酒精完全蒸发得到附有分离的氧化锡纳米线的硅片；s6：使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积50-60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。2.根据权利要求1所述的一种氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于：在9ma电流条件下在硅片表面沉积铜薄膜，沉积时间为60s。3.根据权利要求1所述的一种氧化锡纳米线的制备方法，其特征在于：使管式炉内部气压达到20pa以内，将控温区域升温至1250℃，在此温度维持120min，期间以30sccm流速通入氩气作保护气体，之后使管式炉降至室温后即在硅片上得到柔软的氧化锡纳米线。4.根据权利要求1所述的一种氧化锡纳米线在气体检测中的应用，其特征在于：使用掩膜板将s5所得的硅片表面覆盖并固定，在其表面沉积60nm金薄膜，移去掩膜板后即获得氧化锡纳米线气体传感器。

技术总结
本发明公开了一种氧化锡纳米线的制备方法及其在气体检测的应用，制备步骤为：制备覆盖有金属铜的硅片；将硅片和氧化锡粉末装载进管式炉；清洗管式炉内部气体氛围；制备柔软的氧化锡纳米线；分离氧化锡纳米线；制备氧化锡纳米线气体传感器。该制备方法所得的氧化锡纳米线非常柔软，硅片上氧化锡纳米线产量较高且较为蓬松，容易分离，为氧化锡纳米线的应用，特别是柔性器件方面的应用提供便利。根据这种氧化锡纳米线的制备方法所得的氧化锡纳米线气体传感器对有机气体非常敏感，反应灵敏。反应灵敏。反应灵敏。


技术研发人员：秦昭君 陈伟武 王志明 赵润波 姚依森
受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）
技术研发日：2022.11.02
技术公布日：2023/3/17