TWI855685B - 具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器及其製造方法，前述製造方法包含下列步驟：取一矽基板執行一加熱步驟，使該矽基板表面生成一二氧化矽層；利用一蒸鍍技術，而在該二氧化矽層的表面沉積形成一感應電極層；將一五氧化二釩靶材、一銅靶材及該矽基板設置在一濺鍍設備的一濺鍍空間中，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板保持的一濺鍍距離係5公分；對該矽基板執行一共濺鍍處理，使該矽基板維持一工作溫度至攝氏100度，該共濺鍍處理的時間係60分鐘，該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在120W，該銅靶材的濺鍍功率控制在25W，且該矽基板進行自轉，使在該感應電極層上均勻形成一摻銅五氧化二釩薄膜層；藉此，製成的氫氣感測器在攝氏300度下，具有高達680.84%的響應度，相較於未摻銅之氫氣感測器，在相同的量測條件下，具有高達5倍之差異。
Description
本發明係關於一種具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器及其製造方法，特別係指利用共濺鍍將銅與五氧化二釩製成的薄膜作為氫氣感測器使用，感測氫氣時具有範圍較大之響應度的發明。
場所中在偵測氣體時，係使用氣體感測器來偵測，例如係在隧道、工業、廚房、加油站或係實驗室等任何會使用到氣體的場所中，皆會設置有氣體感測器，其中又以危險性的氣體更須被監測，例如係烷類、氫氣等可燃的氣體。
在工業製造中，氫氣多用於化學工業中胺類的生產，例如係生產合成肥料或是鹽酸、或是用於煉油業、鋼鐵或玻璃工業，而少部分用於半導體的製程中。
而隨著全球降低碳排放的趨勢，氫氣也被轉於能源的使用，氫氣可以經過燃燒而產生能量，作為供電或熱源使用，亦可作為能量載體，儲存由其他形式產生的能量。
但由於氫氣在常溫下為無色、無味且閃火點低的氣體，因氫氣比熱低，吸收熱量後容易到達燃點，當氫氣外洩後遇到火花時極易發生爆炸，故須時時監測氫氣是否有洩漏的情形。故今有中華人民共和國專利公開號CN104593738A「一種氧化釩薄膜及其製備方法」，製備過程中通過提升退火中的氧氣流速，使製得的氧化釩薄膜的表面變得疏鬆多孔，同時提高了氧化釩薄膜的相變幅度。該
方法克服了氧化釩薄膜製備時間長，相變幅度低的缺點，可嚴格控制工藝參數，提高工藝重複性及氧化釩薄膜的相變幅度，從而提高器件的靈敏度。同時疏鬆多孔的形貌增大了薄膜的比表面積，對於提高傳感器的氣敏性能具有重要作用，可以使其更好的應用於實際。
但上述前案單純使用氧化釩作為感測膜仍有反應靈敏度不佳的問題，故如何製備出對氫氣感測具有較佳的響應度的氣體感測器是本領域人員所欲努力的目標之一。
爰此，為提供有較佳響應度的感測器，而提出一種具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器的製造方法，包含下列步驟：取一矽基板執行一加熱步驟，使該矽基板的表面生成一二氧化矽層；利用一蒸鍍技術沉積一鉻金鍍膜於該二氧化矽層，而在該二氧化矽層的表面形成一感應電極層；將一五氧化二釩靶材、一銅靶材及該矽基板設置在一濺鍍設備的一濺鍍空間中，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板保持的一濺鍍距離係5公分；對該矽基板執行一共濺鍍處理，使該矽基板維持一工作溫度，該工作溫度係攝氏100度，該共濺鍍處理的時間係60分鐘，該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在一第一功率，該銅靶材的濺鍍功率控制在一第二功率，該第一功率為120W，該第二功率為25W，且該矽基板以平行於該感應電極層的法線方向為旋轉中心進行自轉，使在該感應電極層上均勻形成一摻銅五氧化二釩薄膜層。
進一步，在該濺鍍空間填充一氬氣，該氬氣的流速係以每分鐘3立方公分的流量填入該濺鍍空間，而使該濺鍍空間的一濺鍍壓力維持在5x10-3torr。
進一步，該感應電極層包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與及第二電極間隔設置，該摻銅五氧化二釩薄膜層同時接觸該第一電極及該第二電極，該第一電極及該第二電極構成指叉電極。
進一步，該二氧化矽層的厚度係250奈米，該感應電極層的厚度係100奈米。
一種具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器，包含：一矽基板，有一表面；一二氧化矽層，經由一加熱步驟而生成於該表面；一感應電極層，貼附於該二氧化矽層，而使該二氧化矽層介於該矽基板及該感應電極層之間；一摻銅五氧化二釩薄膜層，透過一共濺鍍處理而貼附於該感應電極層，該共濺鍍處理包含將一五氧化二釩靶材及一銅靶材共同濺鍍於該感應電極層，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板保持的一濺鍍距離係5公分，執行該共濺鍍處理的時間係60分鐘，並使該矽基板維持一工作溫度，該工作溫度係攝氏100度，且將該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在一第一功率，該銅靶材的濺鍍功率控制在一第二功率，該第一功率為120W，該第二功率為25W。
進一步，該感應電極層包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與及第二電極間隔設置，該摻銅五氧化二釩薄膜層同時接觸該第一電極及該第二電極，該第一電極及該第二電極構成指叉電極。
進一步，該二氧化矽層的厚度係250奈米，該感應電極層的厚度係100奈米。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.共濺鍍時將五氧化二釩靶材的濺鍍功率固定在120W，當銅靶材的濺鍍功率設定為25W時，製成的氫氣感測器在攝氏300度下，具有高達680.84%的響應度，相較於未摻銅之氫氣感測器，在相同的量測條件下，具有高達5倍之差異。
2.將銅摻於五氧化二釩而製成摻銅五氧化二釩薄膜時，過渡金屬銅會改變半導體氧化膜表面之形貌，而增加氧化膜之比表面積，藉此使製成的氫氣感測器接觸氫氣的面積增加，而能提高反應的速率。
1:矽基板
2:二氧化矽層
3:感應電極層
4:摻銅五氧化二釩薄膜層
[第一圖]係本發明之流程圖。
[第二圖]係本發明之氫氣感測器的外觀圖。
[第三圖]係本發明之氫氣感測器的製作流程圖。
[第四圖]係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的氫氣感測器，在檢測氫氣時的響應度與環境溫度之關係圖。
[第五A圖]係利用SEM觀察本發明之銅靶材的功率在0W時所生產之感應薄膜的顯微圖。
[第五B圖]係利用SEM觀察本發明之銅靶材的功率在25W時所生產之感應薄膜的顯微圖。
[第六A圖]係利用AFM量測本發明之銅靶材的功率在0W時所生產之感應薄膜表面粗糙度之分析圖。
[第六B圖]係利用AFM量測本發明之銅靶材的功率在25W時所生產之感應薄膜表面粗糙度之分析圖。
[第七圖]係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的氫氣感測器，氫氣感測器在室溫下檢測氫氣時的響應度與時間之關係圖。
[第八圖]係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的氫氣感測器，氫氣感測器在環境溫度100℃下檢測氫氣時的響應度與時間之關係圖。
[第九圖]係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的氫氣感測器，氫氣感測器在環境溫度200℃下檢測氫氣時的響應度與時間之關係圖。
[第十圖]係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的氫氣感測器，氫氣感測器在環境溫度300℃下檢測氫氣時的響應度與時間之關係圖。
綜合上述技術特徵，本發明具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器及其製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
請參閱第一圖、第二圖及第三圖，本發明之具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器的製造方法，包含下列步驟：取一矽基板1執行一加熱步驟，使該矽基板1的表面生成一二氧化矽層2，該二氧化矽層2的厚度係250奈米；利用一蒸鍍技術沉積一鉻金鍍膜於該二氧化矽層2，而在該二氧化矽層2的表面形成一感應電極層3，該感應電極層3的厚度係100奈米，該感應電極層3包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與及第二電極間隔設置，該一電極及該第二電極構成指叉電極；將一五氧化二釩靶材、一銅靶材及該矽基板1設置在一濺鍍設備的一濺鍍空間中，在該濺鍍空間填充一氬氣，該氬氣的流速係以每分鐘3立方公分的流量填入該濺鍍空間，而
使該濺鍍空間的一濺鍍壓力維持在5x10-3torr，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板1保持的一濺鍍距離係4至6公分，在本實施例中，該濺鍍距離最佳為5公分；接續對該矽基板1執行一共濺鍍處理，使該矽基板1維持一工作溫度，該工作溫度係攝氏100度，該共濺鍍處理的時間係60分鐘，該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在一第一功率，該銅靶材的濺鍍功率控制在一第二功率，該第一功率為120W，該第二功率為分別為0W、15W、20W、25W及30W，且該矽基板1以平行於該感應電極層3的法線方向為旋轉中心進行自轉，使在該感應電極層3上均勻形成一摻銅五氧化二釩薄膜層4，該摻銅五氧化二釩薄膜層4同時接觸該第一電極及該第二電極。
根據前述具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器的製造方法而製作出一具有摻銅五氧化二釩薄膜的氫氣感測器，包含該矽基板1、該二氧化矽層2、該感應電極層3以及該摻銅五氧化二釩薄膜層4；具體而言，該二氧化矽層2介於該矽基板1及該感應電極層3之間，該摻銅五氧化二釩薄膜層4貼附於該感應電極層3。
使用本案之摻銅五氧化二釩薄膜的氫氣感測器在量測氫氣時，因氫氣是還原性氣體，氫氣分子的電子親和力小於該摻銅五氧化二釩薄膜層4表面之功函數，氫氣分子中的電子將轉移到該摻銅五氧化二釩薄膜層4，氫氣分子會形成氫離子。在此情況下，若該摻銅五氧化二釩薄膜層4係屬於N型之半導體，則會使該摻銅五氧化二釩薄膜層4表面之電子濃度提高，進一步使該摻銅五氧化二釩薄膜層4的電阻下降；若該摻銅五氧化二釩薄膜層4係屬於P型之半導體，則會使該摻銅五氧化二釩薄膜層4表面之電子濃度降低，進一步使該摻銅五氧化二釩薄膜層4的電阻升高。
當在感測氫氣時，藉由前述描述之反應機制，將對該摻銅五氧化二釩薄膜層4提供相當濃度的電子，而視氫氣感測器之形態(N型或P型)，而使該摻銅五氧化二釩薄膜層4的電阻降低或升高；當停止感測氫氣時，該摻銅五氧化二釩薄膜層4則會回復為原先之狀態。
將金屬摻雜於半導體氧化膜上時會改變半導體氧化膜表面之形貌，並增加比表面積，而使氫氣感測器的接觸氫氣的面積增加。此外，金屬的摻雜亦會使半導體氧化膜之晶格中的氧脫離，導致氧缺失，而形成氧空位，如本案之V2O5晶格中部分V5+離子轉為V4+離子進而造成氧缺陷之效應，藉此，原本被氧吸引的價電子即會被釋放而成為能導電的自由電子，而能提高該摻銅五氧化二釩薄膜層4內之導電率，使電性量測之響應度提高，以及響應時間與恢復時間縮短。
執行該濺鍍處理時，透過控制基板溫度、靶材的電流、靶材的電壓、試片與靶材之間的距離等參數，而能控制薄膜濺鍍的速率，進而影響薄膜的組成成分。
本案藉由將金屬添加至半導體氧化膜上，在實驗時，係將基板溫度以及試片與靶材之間的距離皆設為定值，僅控制靶材的電流及靶材的電壓，再者，本案的該濺鍍處理係透過共濺鍍處理，故有二種靶材分別為該五氧化二釩靶材及該銅靶材；亦即本案利用共濺鍍將該銅靶材及該五氧化二釩靶材製作該摻銅五氧化二釩薄膜層4，在執行該濺鍍處理時，係將該五氧化二釩靶材的濺鍍功率設定為定值，僅調整該銅靶材的濺鍍功率。當該銅靶材的濺鍍功率增加時，使外加電場強度的改變，電漿產生的電流密度也會增加，並進一步使該濺鍍空間的氬氣體分子游離，生成的離子能量也會相對增加，藉此提升離子撞擊
該銅靶材的的機率，而能夠提高銅的濺鍍率，使該摻銅五氧化二釩薄膜層4有更多的銅。
本案透過使用不同的該銅靶材的濺鍍功率，例如有0W、15W、20W、25W及30W，與固定之該五氧化二釩靶材的濺鍍功率120W，以及將濺鍍時的參數例如係將該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板1保持的一濺鍍距離係5公分、該矽基板1的溫度維持在攝氏100度，而共濺鍍出不同的具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器，而對應在該銅靶材之不同的濺鍍功率下製做出的該摻銅五氧化二釩薄膜層4，利用X光光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)檢測銅的濃度，分別為0%、3.03%、4.82%、7.38%、13.8%，由此得知，當該銅靶材的濺鍍功率越高時，該摻銅五氧化二釩薄膜層摻4內所摻銅之濃度也相對提高。
但該摻銅五氧化二釩薄膜層摻4內所摻銅之濃度增加並非代表氫氣感測時的響應度越好，當銅摻雜過度，會導致晶體結構的畸變而影響該摻銅五氧化二釩薄膜層4的響應度，故本案進一步透過量測濃度為1000ppm的氫氣，比較出在何種銅靶材的濺鍍功率下製作的氫氣感測器，有較佳的響應度。
而響應度的公式如下：
其中Ig是通入氫氣所得到之電流，Ia是在大氣下未偵測氫氣所得到之電流。
請參閱第四圖，係本發明使用不同銅之濺鍍功率而生產的複數氫氣感測器，檢測氫氣時的響應度與氫氣感測器溫度之關係圖。其中，對每一氫氣感測器在不同的環境溫度例如係室溫、100℃、200℃及300℃下進行電性量
測，請參閱表一，當該第二功率為0W所製作的氫氣感測器，分別在前述不同溫度下所量測之響應度分別為0.51%、63.27%、121.86%、131.02%，相同地，當該第二功率為15W時，響應度分別為2.15%、43.72%、95.51%、129.82%，當該第二功率為20W時，響應度分別為1.76%、77.67%、134.32%、165.54%，當該第二功率為25W時，6.23%、99.59%、447.13%、680.84%，當該第二功率為30W時，響應度分別為2.41%、94.97%、147.95%、246.41%。
請參閱第二圖、第五A圖及第五B圖，本案進一步利用掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)觀察在該銅靶材的濺鍍功率分別為0W及25W時，所呈現在該摻銅五氧化二釩薄膜層4上之顆粒的狀況，相較於0W，在25W時可以看見材料表面所組成的顆粒變大，粗糙度變大。
請參閱第二圖、第六A圖及第六B圖，本案進一步利用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)量測在該銅靶材的濺鍍功率分別為0W及
25W時，該摻銅五氧化二釩薄膜層4之表面粗糙度分別為0.774nm以及4.34nm，由此可知，透過摻雜適量的銅能使該摻銅五氧化二釩薄膜層4的表面積增加。
請參閱第七圖、第八圖、第九圖及第十圖，由實驗結果顯示，通入氫氣持續至120秒後關閉，無論係在室溫、100℃、200℃或300℃下進行電性量測，皆以該銅靶材的第二功率設定在25W時所測得之響應度為最佳。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
Claims (2)
- 一種具有摻銅五氧化二釩薄膜之氫氣感測器的製造方法，包含下列步驟：取一矽基板執行一加熱步驟，使該矽基板的表面生成一二氧化矽層，該二氧化矽層的厚度係250奈米；利用一蒸鍍技術沉積一鉻金鍍膜於該二氧化矽層，而在該二氧化矽層的表面形成一感應電極層，該感應電極層的厚度係100奈米，該感應電極層包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與該第二電極間隔設置，且該第一電極及該第二電極構成指叉電極；將一五氧化二釩靶材、一銅靶材及該矽基板設置在一濺鍍設備的一濺鍍空間中，在該濺鍍空間填充一氬氣，該氬氣的流速係以每分鐘3立方公分的流量填入該濺鍍空間，而使該濺鍍空間的一濺鍍壓力維持在5x10-3torr，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板保持的一濺鍍距離係5公分；對該矽基板執行一共濺鍍處理，使該矽基板維持一工作溫度，該工作溫度係攝氏100度，該共濺鍍處理的時間係60分鐘，該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在一第一功率，該銅靶材的濺鍍功率控制在一第二功率，該第一功率為120W，該第二功率為25W，且該矽基板以平行於該感應電極層的法線方向為旋轉中心進行自轉，使在該感應電極層上均勻形成一摻銅五氧化二釩薄膜層，該摻銅五氧化二釩薄膜層同時接觸該第一電極及該第二電極。
- 一種具有摻銅五氧化二釩薄膜的氫氣感測器，包含：一矽基板，有一表面； 一二氧化矽層，經由一加熱步驟而生成於該表面，該二氧化矽層的厚度係250奈米；一感應電極層，貼附於該二氧化矽層，而使該二氧化矽層介於該矽基板及該感應電極層之間，該感應電極層包括一第一電極及一第二電極，該第一電極與該第二電極間隔設置，該第一電極及該第二電極構成指叉電極，該感應電極層的厚度係100奈米；一摻銅五氧化二釩薄膜層，透過一共濺鍍處理而貼附於該感應電極層，該摻銅五氧化二釩薄膜層同時接觸該第一電極及該第二電極，該共濺鍍處理包含將一五氧化二釩靶材及一銅靶材共同濺鍍於該感應電極層，該五氧化二釩靶材及該銅靶材分別與該矽基板保持的一濺鍍距離係5公分，執行該共濺鍍處理的時間係60分鐘，並使該矽基板維持一工作溫度，該工作溫度係攝氏100度，且將該五氧化二釩靶材的濺鍍功率控制在一第一功率，該銅靶材的濺鍍功率控制在一第二功率，該第一功率為120W，該第二功率為25W。
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| US20090148347A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Nano-crystalline composite-oxide thin film, environmental gas sensor using the thin film, and method of manufacturing the environmental gas sensor |
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-
2023
- 2023-05-15 TW TW112117952A patent/TWI855685B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090148347A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Nano-crystalline composite-oxide thin film, environmental gas sensor using the thin film, and method of manufacturing the environmental gas sensor |
| US20170176403A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-22 | Stanley Electric Co., Ltd. | Hydrogen concentration measuring device |
| US20210010972A1 (en) * | 2016-03-23 | 2021-01-14 | Vaon, Llc | Metal oxide-based chemical sensors |
| US20200066936A1 (en) * | 2016-12-05 | 2020-02-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method and sensing device |
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