基于打印聚合物薄膜技术的NH3传感器.pdf

2011年第3O卷 第2期 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 77 基于打印聚合物薄膜技术的NH3传感器 王 聪，纪新明，周 嘉，包宗明，黄宜平 (复旦大学 微 电子系 ASIC与系统国家重点实验室，上海 200433) 摘 要：研究了一种新型的采用打印技术的NH 传感器 ，探讨了打印“墨水”材料聚苯胺和聚吡咯的制备 和 “墨水”掺酸比例对 NH 传感器敏感度的影响。为了提高传感器灵敏度 ，分别对传感器的直流和交流阻 抗特性进行了研究。结果发现在 1．5kHz左右交流阻抗的测试条件下，传感器灵敏度要较直流阻抗测试 高近 1个数量级。此外还通过构建 1个交流阻抗拟合模型对传感器交流阻抗变化过程作了解释。研究的 采用打印技术基于聚合物的NH。传感器具有成本低，可以制作在柔性衬底上和适合大规模生产等特点， 在食品加工 、养殖业和医疗等领域具有广泛的应用前景。 关键词 ：打印；气体传感器；聚合物；氨气；电化学阻抗 中图分类号 ：TP212．2 文献标识码 ：A 文章编号：1000-9787(2011)02-0077-04 PolymerNH3sensorbasedon printingtechnology WANG Cong，JIXin—ming，ZHOU Jia，BAOZong-ming，HUANGYi-ping (StateKeyLaboratoryofASIC System，DepartmentofMicroelectronics， FudanUniversity，Shanghai200433，China) Abstract：A novelNH3sensorbyusingprintingtechnologyisproposed．Thepreparationofinkandtheeffectof theratio ofacid in polymerto NH3sensorhavebeen discussed．In orderto improvethesensitivity，DC／AC impedancechangeswiththeNH3concentrationisexaminedna ditshowsthatsensitivityofthesensorisaboutone orderhigherthanDC impedanceat1．5kHzAC impedance．Additionally。na equivalentcircuitmodelisdeveloped toexplainAC impedancespectrum．Owingtothelow—cost，highvolumeproductionprocessandproducibleontoa flexiblesubstrate，NH3sensorbasedonpolymerbyusingprintingtechnoloyg hasapromisingprospectin food processing，aquacuhureandmedicalindustry，etc． Keywords：printing；gassensor；polymer；NH3；EIS 0 引 言 器件成本的一小部分。低成本和可大规模生产的打印技术 2000年 ，SirringhausH等人首次在 《Science)杂志上发 带来了更广泛的应用，例如 ：用打印技术制备电子标签芯片 表了高分辨率喷墨打印全聚合物晶体管电路 ，引起了极 (RFID) 和小型智能化的封装生物医药器件等。 大的关注。随后，人们展开了非凡的想象力，数字打印成为 有机材料常常 是打 印技 术所关注 的 “墨水”材料。 可以打印导电聚合物、金属层和生物基材等多种材料的方 1983年，导电高分子的气敏性能被首次提