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原文传递基于磷钼酸分子修饰的碳纳米管气敏传感器

专利名称：	基于磷钼酸分子修饰的碳纳米管气敏传感器
摘要：	本发明属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种基于磷钼酸分子修饰的碳纳米管气敏传感器。该传感器按结构分为碳纳米管二端气敏传感器和三端气敏传感器。碳纳米管二端气敏传感器自下而上包括：衬底、薄膜电极和磷钼酸分子修饰的碳纳米管；其中薄膜电极位于衬底表面；磷钼酸分子修饰的碳纳米管架设在薄膜电极之间作为气敏传感器敏感元件。在上述衬底表面和薄膜电极之间另外自下而上依次设置有栅极和栅介质层，形成基于场效应的碳纳米管三端气敏传感器。通过采用磷钼酸分子对碳纳米管进行修饰制作气敏传感器，通过气体分子与磷钼酸分子之间高效地电子转移，显著地改变气体敏感元件的电阻，进而提高了气敏传感器的灵敏度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	周文利;朱宇;陈昌盛;吴硕;程润虹;王耘波;高俊雄
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910011383.5
公开号：	CN109682866A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	曹葆青;李智
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种磷钼酸分子修饰的碳纳米管气敏传感器，其特征在于，该传感器采用磷钼酸分子修饰的碳纳米管作为气敏传感器敏感元件，磷钼酸分子以堆积颗粒状吸附在所述碳纳米管表面；该传感器工作时，具有氧化还原特性的磷钼酸分子与气体分子发生氧化还原反应，氧化还原反应使得气体分子与磷钼酸分子之间发生电子转移，改变所述气敏传感器敏感元件的电阻，提高气敏传感器的灵敏度。 2.如权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，该气敏传感层为碳纳米管二端气敏传感器，其自下而上包括：衬底、薄膜电极和磷钼酸分子修饰的碳纳米管；其中所述薄膜电极位于所述衬底表面；所述薄膜电极为金属薄膜电极或石墨烯电极或石墨烯/过渡金属复合薄膜电极；磷钼酸分子修饰的碳纳米管架设在所述薄膜电极之间作为气敏传感器敏感元件。 3.如权利要求1所述的气敏传感器，其特征在于，该气敏传感层为基于场效应的碳纳米管三端气敏传感器，其自下而上包括：衬底、栅极、栅介质层、薄膜电极和磷钼酸分子修饰的碳纳米管；其中所述栅极位于所述衬底表面；所述栅介质层位于所述栅极表面；所述薄膜电极位于所述栅介质层表面；所述薄膜电极为金属薄膜电极或石墨烯电极或石墨烯/过渡金属复合薄膜电极；磷钼酸分子修饰的碳纳米管架设在所述薄膜电极之间作为气敏传感器敏感元件。 4.如权利要求2或3所述的气敏传感器，其特征在于，所述薄膜电极为石墨烯电极，所述磷钼酸分子修饰的碳纳米管通过范德华力与所述石墨烯电极连接；或者所述薄膜电极为石墨烯/过渡金属复合薄膜电极，所述磷钼酸分子修饰的碳纳米管两端解链后通过共价键与所述石墨烯/过渡金属复合薄膜电极中的石墨烯连接。 5.如权利要求2或3所述的气敏传感器，其特征在于，所述衬底材料为Si、SiO2、SiO2/Si、GaAs、GaN、SiC、BN、陶瓷或蓝宝石中的任意一种。 6.如权利要求2或3所述的气敏传感器，其特征在于，所述薄膜电极厚度为50nm～1.64μm,薄膜电极间距为0.5～6μm,薄膜电极宽度为0.5～6μm。 7.如权利要求3所述的气敏传感器，其特征在于，所述栅介质层厚度为20～50nm，栅介质层采用的材料为SiO2或介电常数高于3.9的高k材料，优选为HfO2；所述栅极厚度为50～200nm。 8.如权利要求2或3所述的气敏传感器，其特征在于，通过将碳纳米管溶液与磷钼酸溶液混合超声，获得磷钼酸分子修饰的碳纳米管；所述碳纳米管溶液的浓度为0.001μg/ml～1000μg/ml；所述磷钼酸溶液的浓度为1μg/ml～5000μg/ml；所述碳纳米管溶液与磷钼酸溶液混合超声功率为100～300W，超声时间为5～30h。 9.如权利要求2或3所述的气敏传感器，其特征在于，将磷钼酸溶液滴加至架设在所述薄膜电极之间的碳纳米管上，静置后获得磷钼酸分子修饰的碳纳米管；所述碳纳米管溶液的浓度为0.001μg/ml～1000μg/ml；所述磷钼酸溶液的浓度为1μg/ml～5000μg/ml；所述静置时间为2～30min。 10.如权利要求8或9所述的气敏传感器，其特征在于，所述碳纳米管溶液和磷钼酸溶液中的溶剂为易于溶解碳纳米管、磷钼酸的有机溶剂，优选为二甲基甲酰胺。
所属类别：	发明专利