多孔电极平板结构的PdPc/H2PtCl6杂化有机半导体毒气传感器的研究

摘要

采用"摸扳法"以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料,以N ,N二甲基甲酰胺为溶剂,在N2保护和碳酸钾的催化作用下,合成了酞菁分子碎片,通过质谱分析确定了相对分子质量为243(理论值为243.34),验证了工艺过程的正确性.以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc,通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合,确定了合成反应终产物,进而以一定比例将PdPc 、H2PtCl6共溶在甲醇溶液中,在30～50 ℃下48 h杂化合成为有机半导体气敏材料.依据欧姆定律,并以激光微加工、半导体技术设计、制作了多孔电极平板结构,增大电极面积,降低了电极间距,比常用叉指电极结构的电阻降低了103倍以上,使其电导率接近无机半导体数量级,利于后续电路信号采集.通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌,确定其为连续、多孔的表面态,气孔在φ0.1～φ2 μm,既保证了导电,又有透气的特征.以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜,电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌,基本层膜厚2 μm,并有φ0.1～φ5 μm微球结晶体嵌入,分布匀一,呈现继续互融生长趋势.以静态法测量其气敏特性,结果表明传感器对NO2呈N型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为7.45倍;对NO呈P型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为0.25倍;响应时间为90s.对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关.