实施例1的氢气传感器芯体用介质材料形成的N掺杂非晶碳薄膜。
[0035]本实施例中，N掺杂非晶碳薄膜的厚度为90nm。
[0036]本实施例中，基片为磷掺杂N型硅片。
[0037]本实施例中，该磷掺杂N型硅基片的电阻率为3 Ω._?6 Ω ?cm。
[0038]本实施例中，氢气敏感层为钯铬合金薄膜，其中，铬占18.3 wt%,钯占81.7 wt%0
[0039]本实施例中，该钯铬合金薄膜的厚度为30nm。
[0040]图2示出了本发明的氢气传感器芯体的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:前处理:
(1.1)用分析纯度的丙酮、无水乙醇和去离子水依次分别超声清洗磷掺杂N型硅基片5min，按上述流程循环清洗3遍；
(1.2)再用质量百分比浓度为1 %的HF溶液腐蚀掉经步骤(1.1)清洗后的磷掺杂N型硅基片表面的自然氧化层，腐蚀时间为30 s ；
(1.3)最后用去离子水冲洗经步骤(1.2)腐蚀后的磷掺杂N型硅基片表面5 min，然后用氮气吹干。
[0041]步骤二:制备非晶碳薄膜:利用离子束溅射镀膜的方法在经步骤(1)处理后的磷掺杂N型硅基片上制备90 nm厚度的N掺杂非晶碳薄膜作为介质层，离子束溅射的工艺过程为:采用石墨靶材作为溅射源，使用队和Ar混合气体作为起辉和溅射气体，N 2和Ar的分压比为1: 4，尚子能量550 eV，i^子束流50 mA，放电电压45 V，加速电压80 V。
[0042]步骤三:制备氢气敏感层:利用磁控溅射的方法在N掺杂非晶碳薄膜上制备30 nm厚度的钯铬合金薄膜，并通过光刻技术得到氢气敏感层。
[0043]利用半导体参数分析测试仪测试本发明制备的M0S电容氢气传感器芯体的电容-电压特性(即C-V特性)。在电压扫描模式下，恒定频率为100 KHz，测试了该M0S电容氢气传感器芯体在不同低浓度氢气混合气中的电容-电压特性。电压偏压加在氢气敏感层和基片之间，电容-电压特性测试结果如图3所示。在纯队环境中，电压首次从-1.75 V扫描至1 V，测得参比电容-电压曲线；依次通入10 ppm和30 ppm浓度的氢气混合气，电压再次从-1.75 V扫描至1 V，测试得到不同气体浓度条件下的电容-电压曲线。结果表明该M0S电容氢气传感器芯体在10 ppm的低浓度氢气混合气就有响应，且氢气浓度越高，电容-电压特征曲线漂移越多，即在同一电压下，电容值“漂移”越大。另外，经过多次试验验证，本发明制备的M0S电容氢气传感器芯体的响应速度非常快，响应时间和脱氢时间均在25 s以下。
[0044]由此可见，相比传统的氧化物作为介质层而言，本发明的氢气传感器芯体制备的M0S电容薄膜氢气传感器能够检测到的氢气浓度下限更低，达10 ppm,能及早发现微弱氢气的泄露，起到提前报警的作用；而且响应时间和脱氢时间小于25 s，能实时监测环境中氢气浓度的变化。另外，非晶碳薄膜的稳定性也很好，制备工艺简单，材料及加工成本低廉，这表明非晶碳薄膜作为介质层在低浓度的氢气检漏领域具有潜在的应用价值。
[0045]实施例3
如图1所示，本实施例的氢气传感器芯体，依次包括基片、介质层和氢气敏感层，介质层由实施例1的氢气传感器芯体用介质材料形成的N掺杂非晶碳薄膜。
[0046]本实施例中，N掺杂非晶碳薄膜的厚度为90nm。
[0047]本实施例中，基片为磷掺杂N型硅片。
[0048]本实施例中，该磷掺杂N型硅基片的电阻率为3 Ω._?6 Ω ?cm。
[0049]本实施例中，氢气敏感层为钯铬合金薄膜，其中，铬占18.3 wt%,钯占81.7 wt%0
[0050]本实施例中，该钯铬合金薄膜的厚度为30nm。
[0051]本实施例的氢气传感器芯体的制备方法，包括以下步骤: 步骤一:前处理:
(1.1)用分析纯度的丙酮、无水乙醇和去离子水依次分别超声清洗磷掺杂N型硅基片5min,按上述流程循环清洗3遍；
(1.2)再用质量百分比浓度为1 %的HF溶液腐蚀掉经步骤(1.1)清洗后的磷掺杂N型硅基片表面的自然氧化层，腐蚀时间为30 s ；
(1.3)最后用去离子水冲洗经步骤(1.2)腐蚀后的磷掺杂N型硅基片表面5 min，然后用氮气吹干。
[0052]步骤二:制备非晶碳薄膜:利用直流磁控溅射镀膜的方法在经步骤(1)处理后的磷掺杂N型硅基片上制备90 nm厚度的N掺杂非晶碳薄膜作为介质层，直流磁控溅射的工艺过程为:采用石墨靶材作为溅射源，使用队和Ar混合气体作为起辉和溅射气体，N 2和Ar的分压比为1: 4，气体压强1 Pa，溅射功率70 Wo
[0053]步骤三:制备氢气敏感层:利用磁控溅射的方法在N掺杂非晶碳薄膜上制备30 nm厚度的钯铬合金薄膜，并通过光刻技术得到氢气敏感层。
[0054]实施例4:
一种氢气传感器芯体用介质材料，该介质材料为非晶碳。
[0055]本实施例中，非晶碳为N掺杂非晶碳。
[0056]本实施例中，N在N掺杂非晶碳中的原子百分含量为9.51 %。
[0057]实施例5
如图1所示，本实施例的氢气传感器芯体，依次包括基片、介质层和氢气敏感层，介质层由实施例4的氢气传感器芯体用介质材料形成的N掺杂非晶碳薄膜。
[0058]本实施例中，N掺杂非晶碳薄膜的厚度为90nm。
[0059]本实施例中，基片为磷掺杂N型硅片。
[0060]本实施例中，该磷掺杂N型硅基片的电阻率为3 Ω._?6 Ω ?cm。
[0061]本实施例中，氢气敏感层为钯铬合金薄膜，其中，铬占18.3 wt%,钯占81.7 wt%0
[0062]本实施例中，该钯铬合金薄膜的厚度为30nm。
[0063]本实施例的氢气传感器芯体的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:前处理:
(1.1)用分析纯度的丙酮、无水乙醇和去离子水依次分别超声清洗磷掺杂N型硅基片5min,按上述流程循环清洗3遍；
(1.2)再用质量百分比浓度为1 %的HF溶液腐蚀掉经步骤(1.1)清洗后的磷掺杂N型硅基片表面的自然氧化层，腐蚀时间为30 s ；
(1.3)最后用去离子水冲洗经步骤(1.2)腐蚀后的磷掺杂N型硅基片表面5 min，然后用氮气吹干。
[0064]步骤二:制备非晶碳薄膜:利用离子束溅射镀膜的方法在经步骤(1)处理后的磷掺杂N型硅基片上制备90 nm厚度的N掺杂非晶碳薄膜作为介质层，离子束溅射的工艺过程为:采用石墨靶材作为溅射源，使用队和Ar混合气体作为起辉和溅射气体，N 2和Ar的分压比为2: 5，离子能量500 eV，离子束流55 mA，放电电压50 V，加速电压90 V。
[0065]步骤三:制备氢气敏感层:利用磁控溅射的方法在N掺杂非晶碳薄膜上制备30 nm厚度的钯铬合金薄膜，并通过光刻技术得到氢气敏感层。
[0066]实施例6
如图1所示，本实施例的氢气传感器芯体，依次包括基片、介质层和氢气敏感层，介质层由实施例4的氢气传感器芯体用介质材料形成的N掺杂非晶碳薄膜。
[0067]本实施例中，N掺杂非晶碳薄膜的厚度为90nm。
[0068]本实施例中，基片为磷掺杂N型硅片。
[0069]本实施例中，该磷掺杂N型硅基片的电阻率为3 Ω._?6 Ω ?cm。
[0070]本实施例中，氢气敏感层为钯铬合金薄膜，其中，铬占18.3 wt%，钯占81.7 wt%0
[0071]本实施例中，该钯铬合金薄膜的厚度为30nm。
[0072]本实施例的氢气传感器芯体的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:前处理:
(1.1)用分析纯度的丙酮、无水乙醇和去离子水依次分别超声清洗磷掺杂N型硅基片5min,按上述流程循环清洗3遍；
(1.2)再用质量百分比浓度为1 %的HF溶液腐蚀掉经步骤(1.1)清洗后的磷掺杂N型硅基片表面的自然氧化层，腐蚀时间为30 s ；
(1.3)最后用去离子水冲洗经步骤(1.2)腐蚀后的磷掺杂N型硅基片表面5 min，然后用氮气吹干。
[0073]步骤二:制备非晶碳薄膜:利用直流磁控溅射镀膜的方法在经步骤(1)处理后的磷掺杂N型硅基片上制备90 nm厚度的N掺杂非晶碳薄膜作为介质层，直流磁控溅射的工艺过程为:采用石墨靶材作为溅射源，使用队和Ar混合气体作为起辉和溅射气体，N 2和Ar的分压比为2: 5，气体压强1 Pa，溅射功率