集成烟雾传感器的研究.pdf

杭 州 电 子 工 业 学 院 学 报 革l3巷雄 l期 JOURNAL OF HANGZHOU [NSTITUTE OF Vo 【．13 No．1 I993铲3月 ELECTRONIC ENGINEERING ar． I993 一 弋 乙 集成 烟 雾 传 感 器 的研 究 v， 刘国维 宗春迎 毛静英 (基础谋部 ) 摘 要 在撒电子技末与超微粒薄膜拄术 的基础上，我们研制了集成化准超微粒薄膜朋葬传感器， 分析两试了其加热电阻特性，温赛传{蠡器前测温特性 婀雾侍爨器的电学一化学特性 ．同时研 究了馏雾赦度的涮试技术 ，本文柬了，对该停感器的集成特征 超镦粒子控术，耀雾敏感的机 理也进行了初步的 - 关键词：集成电路j婀雾停感器；薄膜 - ’ ’ ’一 ●一 ● ’ ～ 引 言 高层建筑内的烟雾及火灾报警已成为高层建筑内的基本设施之一。当前目内井广坛使用 的烟雾传感器是利用放射性锯的离子感应式烟雾传感器，这种放射性物质的广泛 生产 与使 用，总是不利于环境保护的，因此开展半导体薄膜型烟雾传感器的研究已提到议事 日程 上 采，所 以我们开展了这方面的研究。 SnOz超微粒气墩膜在国内外已开展了这方面的研究，由于超微粒气敏膜具有大的比表面 积，从丽使该膜具有高妁灵敏度与抵的工作温度，已有资料报导 ，SnO：超微粒半导体膜对湿 度，乙醇蒸气等有敏感性。本科研组也曾研究了用SnO 超微粒骥检测NOx气体 ，本文是利用 SaOz超微粒膜捡澳I烟雾，显然各种气敏膜内的化学催化性能是不 同的。 当前，以微 电子技术为中心胸集成电路技术 已从军事技术进入千家万户，采用集成电路 技术可使烟雾传感器制造成小型、轻便，而且使敏感膜，加热电阻，温度检测元件三者集成。 为此，我们开展了SnO：超微粒薄膜，集成烟雾传感器的研究。 1 制 备 敏感膜的制备乃是关键工艺之一，超微粒snOz膜颗粒线度小至几十至几百埃，这 不但 引起材料物理、化学性质 的变化，如熔点，结晶状态等，而且使膜具有柱状结构，具有大 的 比表面积 (cm ／g)，从而大大提高膜的气体灵敏度并明显地降低其工作温度。我们采用氧 车硕研究得刊浙江错 自然科学基金资助 本文予1992年9月s日收到 第 1期 刘目维等：集成烟雾传感器的研究 5 等离子体化学反应沉积法：在一个 自制 的真空室中 通 以微量的氧气，加 以射频激励使之成为氧等离子 体 以促使锅与氧反应生成SnO 与SO。显然淀积 时 的氧分压，反应温度，时间等因素决定着膜的气敏 特性，该膜沉淀在事先制有A1一Ni—Au叉指 电极 的siO 上，SiO 下面有事先制好的加热 电阻及 测 ● 温p—A结二极管，如图1所示。 图1集成蝈雾传 感器示意圈 制得的SnO 敏感膜用干涉法测得厚度约2q 扫 、 描电境测得其粒子大小约100oA，所以我们制 得 的 l ， 膜是准超撒粒膜。这种准超微粒膜属非晶态，具有 Ⅲ} 短程序·因而它不像完美晶体那样有固定的电阻值，30。{ ， 即其阻值具有非线性，电压愈高，膜 电阻愈小，从 短