一种电离式气体传感器及制备方法

摘要

本发明公开了一种电离式气体传感器，包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层导电金属薄膜，所述第一电极板面向所述第二电极板的一面设有硅柱电极阵列，所述硅柱电极阵列的上表面设有至少一层金属薄膜，所述金属薄膜的上表面设有金属氧化物纳米线，所述第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜，所述第一电极板和第二电极板之间的间距为20‑400μm。该气体传感器制备工艺简单、稳定性好、击穿电压低，适合商业化生产。

权利要求

1.一种电离式气体传感器，包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层导电金属薄膜，所述第一电极板面向所述第二电极板的一面设有硅柱电极阵列，其特征在于，所述硅柱电极阵列的上表面设有一层金属薄膜，所述金属薄膜为铜薄膜，所述铜薄膜和硅柱电极阵列的上表面之间设有钼薄膜，所述金属薄膜的上表面设有金属氧化物纳米线，所述金属氧化物纳米线为CuO纳米线，所述第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜，所述电极膜的材料为铬或者钼，或者铬和钼的多层结构或合金，所述第二电极板为平面电极，所述第一电极板和第二电极板之间的间距为20‑400μm。

2.根据权利要求1所述的一种电离式气体传感器，其特征在于，所述第一电极板的材料为硅片，所述导电金属薄膜为金或银。

3.根据权利要求1所述的一种电离式气体传感器的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：在第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对第一电极板面向所述第二电极的一面进行加工制造电极阵列；

S2：在电极阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除电极阵列表面的杂质，然后用酒精和去离子水再次清洗表面并烘干；

S3：配制一定浓度的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的电极阵列并静置，然后在电极阵列上表面形成Cu(OH)2纳米线；

S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列放置于加热炉中恒温加热，制得上表面附着有氧化铜纳米线的阵列电极；

S5：第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜；

S6：第一电极板和第二电极板的间距采用绝缘隔离柱调控。

4.根据权利要求3所述的一种电离式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述S3中NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液的浓度为0.5～6mol/L。

5.根据权利要求4所述的一种电离式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述S3中在NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液中静置的时间为1～10min。

6.根据权利要求5所述的一种电离式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述S4中加热炉中恒温加热的温度为100℃～300℃、加热时间为0.5～4h。

说明书

一种电离式气体传感器及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米器件制备技术领域，尤其涉及一种基于氧化铜纳米线的低击穿电压电离式气体传感器及制备方法。

背景技术

[0002] 吸附式气体传感器通常的工作原理是，测量气体分子吸附在敏感材料表面时传感器件的电响应变化。由于不同气体的吸附可能引起相似的电响应，因此化学吸附式气体传感器通常会遇到选择性难以测量的问题。另一方面，吸附式气体传感器在检测具有低吸附能的气体(例如惰性气体)方面具有较大的困难。另外，有些吸附式气体传感器的工作温度也较高。

[0003] 为了克服常规化学吸附式气体传感器的诸多问题，引入物理电离式气体传感器是一种很好的选择。由于在恒定温度下，很多气体均显示出独特的击穿特性，因此选用电离式气体传感器可以期望获得出色的选择性和较低的工作温度。已有实验证实，电离式气体传感器能够在室温下识别不同气体的电离特性。

[0004] 然而，目前大多数电离式气体传感器都需要配备宏观尺寸的电极系统，由此带来的主要缺点是必须工作在高电压下。最近的研究发现，基于一维纳米结构的新型电离式气体传感器，通过利用一维纳米尖端的纳米级曲率可以在相对较低的电压下产生非常高的局部电场，这将有利于多种气体在低压条件下的有效电离。有报道称，多壁碳纳米管可以作为电离式气体传感器的放电电极。然而，碳纳米管容易被击穿电压引起的高密度电流氧化和降解。为了克服这方面的困难，研究人员考虑选用氧化锌、氧化铜、氧化钛等纳米线结构作为电极尖端，以增强传感器的稳定性。

[0005] 由于击穿电压和电流取决于特定的参数，因此可以通过选用新颖的电极材料、结构以及调节电极间间距等手段，优化气体传感器的电离特性，从而降低击穿电压、提高器件稳定性。

发明内容

[0006] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种基于氧化铜纳米线的低击穿电压电离式气体传感器，气体传感器制备工艺简单、稳定性好、击穿电压低。

[0007] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层导电金属薄膜，所述第一电极板面向所述第二电极板的一面设有电极阵列，所述电极阵列的上表面设有至少一层金属薄膜，所述金属薄膜的上表面设有金属氧化物纳米线，所述第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜，所述第一电极板和第二电极板之间的间距为20‑400μm。

[0008] 优选地，所述金属薄膜包括为铜薄膜。

[0009] 优选地，所述金属薄膜还包括设置在铜薄膜和电极阵列的上表面之间的钼薄膜。

[0010] 优选地，所述金属氧化物纳米线为CuO纳米线。

[0011] 优选地，所述电极膜的材料为铬或者钼，或者铬和钼的多层结构或合金。

[0012] 优选地，所述第一电极板的材料为硅片，所述导电金属薄膜为金或银；所述第二电极板为平面电极。

[0013] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0014] S1：在第一电极板远离所述第二电极板的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对第一电极板面向所述第二电极的一面进行加工制造电极阵列；

[0015] S2：在电极阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除电极阵列表面的杂质，然后用酒精和去离子水再次清洗表面并烘干；

[0016] S3：配制一定浓度的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的电极阵列并静置，然后在电极阵列上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0017] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列放置于加热炉中恒温加热，制得上表面附着有氧化铜纳米线的阵列电极；

[0018] S5：第二电极板面向第一电极板的一面溅射有电极膜；

[0019] S6：第一电极板和第二电极板的间距采用绝缘隔离柱调控

[0020] 优选地，所述S3中NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液的浓度为0.5～6mol/L。

[0021] 优选地，所述S3中在NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液中静置的时间为1～10min。

[0022] 优选地，所述S4中加热炉中恒温加热的温度为100℃～300℃、加热时间为0.5～4h。

[0023] 本发明中的有益效果：

[0024] 本发明提出一种基于氧化铜纳米线的低击穿电压电离式气体传感器，通过控制制备过程中NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液的浓度、硅柱阵列在该混合溶液中静置的时间、Cu(OH)2纳米线在加热炉中恒温加热的温度和时间、采用绝缘隔离柱调控硅柱阵列电极和平面电极之间的间距，并在平面电极上溅射金属薄膜，通过优化设计电极结构，利用一维纳米尖端的纳米级曲率，获得具有低击穿电压特性的基于氧化铜纳米线的低功耗电离式气体传感器。低击穿电压不仅能降低电离式气体传感器的能耗，延长器件寿命，更能提高传感器工作时的安全性、使用便捷性，拓展了传感器的应用场景。该电离式气体传感器制备工艺简单、稳定性好、击穿电压低，适合商业化生产。

[0025] 本发明中，第一电极板采用硅片，并在硅片上采用划片机制得阵列从而获得硅柱阵列电极，采用硼重掺杂晶元级单晶硅，保证了高导电性。

[0026] 本发明中，氧化铜纳米线能够通过溶液法制成，制备工艺较为简单，且制得纳米线形貌均匀，多数纳米线参与放电，从而在放电过程中纳米结构不易损坏。

[0027] 电极阵列上最终附着为氧化铜纳米线，具有较大长径比以及极小的尖端曲率半径，能够在施加较低电压的条件下在其尖端附近形成很高的局部电场，有助于离化气体分子。除此之外，氧化铜是一种p型半导体材料，其功函数为2.5‑2.8eV，电子亲和能为1.777eV。较低的功函数有助于提高氧化铜纳米线附近的电流密度和电场强度，而低电子亲和能意味着阴极材料中的电子能够轻易地发射到空间中。

[0028] 本发明中，在硅柱阵列和氧化铜纳米线之间设有溅射钼薄膜和铜薄膜的作用是使得纳米线更加稳固，提高了电导性，让放电电压更低，放电后纳米线结构更稳定。

[0029] 本发明中的平面电极是溅射在玻璃基板上的钼薄层，厚度在微米级。钼暴露在空气中会在表面形成氧化钼层。氧化钼是一种高功函数(MoO36.9eV)材料，是理想的电离式气体传感器阳极材料；且在气体电离过程中阳极的电子遂穿会导致氧化钼(半导体)能带弯曲，产生附加功函数(即在气体电离过程中氧化钼实际功函数大于6.9eV)，进一步促进了气体电离过程的发生。

[0030] 综上所述，本发明采用的技术方案基于以下几点：硅微柱基底提高导电性、钼粘结层稳固纳米线、氧化铜纳米线、附着钼薄膜的平面电极和微米级电极间隙共同解决了低击穿电压、高稳定性的技术问题。

附图说明

[0031] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0032] 图1为本发明提出的一种电离式气体传感器的结构示意图；

[0033] 图2为本发明实施例1制备的电离式气体传感器的结构示意图；

[0034] 图3为本发明实施例2制备的电离式气体传感器的结构示意图；

[0035] 图4为本发明实施例5制备的氧化铜纳米线的SEM图；

[0036] 图5为本发明实施例5制备的气体传感器针对多种气体的击穿电压测试结果图；

[0037] 图6为本发明实施例1、2、5中制得的气体传感器装置针对甲醇气体的击穿电压重复性测试结果图。

[0038] 图中：1‑第一电极板、11‑电极阵列、12‑钼薄膜、13‑铜薄膜、14‑金属氧化物纳米线、15‑导电金属薄膜、2‑第二电极板、21‑电极膜、a‑乙醇、b‑空气、c‑甲醇、d‑甲苯、e‑乙二醇、f‑异丙醇、g‑N‑丙醇、h‑丙酮。

具体实施方式

[0039] 下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

[0040] 实施例1

[0041] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金；第二电极板2为平面电极；

[0042] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13的厚度为620nm。铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线。

[0043] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0044] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0045] S2：其次在硅柱阵列上表面溅射铜薄膜；在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质；5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0046] S3：配制浓度为3mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有铜薄膜的硅柱阵列电极并静置5min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0047] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热2h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0048] S5：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为100μm。

[0049] 本实施例制得的装置1的结构如图2所示，测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为31V左右，见图6中装置1结果。

[0050] 实施例2

[0051] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金；第二电极板2为平面电极；

[0052] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13；铜薄膜13的厚度为620nm。

[0053] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为钼。

[0054] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0055] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0056] S2：其次在硅柱阵列上表面溅射铜薄膜；在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质；5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0057] S3：配制浓度为3mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有铜薄膜的硅柱阵列电极并静置5min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0058] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热2h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0059] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属钼薄膜；

[0060] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为100μm。

[0061] 本实施例制得的装置2的结构如图3所示，测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为26V左右，见图6中装置2结果。

[0062] 实施例3

[0063] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为银；第二电极板2为平面电极；

[0064] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0065] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为铬。

[0066] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0067] S1：硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0068] S2：其次在硅柱阵列上表面溅射铜薄膜；在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质，5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0069] S3：配制浓度为3mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有铜薄膜的硅柱阵列电极并静置5min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0070] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热2h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0071] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属铬薄膜；

[0072] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为100μm。

[0073] 测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为29V左右。

[0074] 实施例4

[0075] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金或银；第二电极板2为平面电极；

[0076] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0077] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为铬/钼合金。

[0078] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0079] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0080] S2：其次在硅柱阵列上表面溅射铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质；5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0081] S3：配制浓度为3mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有铜薄膜的硅柱阵列电极并静置5min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0082] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热2h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0083] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有铬/钼合金薄膜；

[0084] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为100μm。

[0085] 测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为28V左右。

[0086] 实施例5

[0087] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金或银；第二电极板2为平面电极；

[0088] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13和电极阵列11之间设有钼薄膜12；钼薄膜12的厚度为5nm，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0089] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为钼。

[0090] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0091] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0092] S2：其次在硅柱阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质，5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0093] S3：配制浓度为3mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的硅柱阵列电极并静置5min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0094] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热2h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0095] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属钼薄膜；

[0096] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为100μm。

[0097] 本实施例制得的装置3的结构如图1所示，测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为21V左右，见图6中装置3结果。

[0098] 实施例6

[0099] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金或银；第二电极板2为平面电极；

[0100] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13和电极阵列11之间设有钼薄膜12；钼薄膜12的厚度为5nm，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0101] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为钼。

[0102] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0103] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0104] S2：其次在硅柱阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜；在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质；5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0105] S3：配制浓度为0.5mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的硅柱阵列电极并静置1min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0106] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，100℃恒温加热0.5h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0107] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属钼薄膜；

[0108] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为20μm。

[0109] 测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为28V左右。

[0110] 实施例7

[0111] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金或银；第二电极板2为平面电极；

[0112] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13和电极阵列11之间设有钼薄膜12；钼薄膜12的厚度为5nm，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0113] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为钼。

[0114] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0115] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0116] S2：其次在硅柱阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质，5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0117] S3：配制浓度为6mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的硅柱阵列电极并静置10min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0118] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，300℃恒温加热4h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0119] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属钼薄膜；

[0120] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为400μm。

[0121] 测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为29V左右。

[0122] 实施例8

[0123] 一种电离式气体传感器，包括第一电极板1和第二电极板2，第一电极板1的材料为硅片，第一电极板1远离第二电极板2的一面溅射一层导电金属薄膜15，导电金属薄膜15的材质为金或银；第二电极板2为平面电极；

[0124] 第一电极板面1向第二电极板2的一面设有电极阵列11，电极阵列11的上表面设有一层铜薄膜13，铜薄膜13和电极阵列11之间设有钼薄膜12；钼薄膜12的厚度为5nm，铜薄膜13的厚度为620nm。

[0125] 铜薄膜13的上表面设有金属氧化物纳米线14，金属氧化物纳米线14为CuO纳米线；第二电极板2面向第一电极板1的一面溅射有电极膜21，电极膜21的材料为钼。

[0126] 一种电离式气体传感器的制备方法，方法步骤如下：

[0127] S1：在硅片远离平板电极的一面溅射一层均匀导电金属薄膜，然后利用划片机对硅片面向平板电极的一面进行加工制造硅柱阵列；

[0128] S2：其次在硅柱阵列上表面依次溅射钼薄膜和铜薄膜，在室温下用盐酸清洗去除硅柱表面的杂质，5min后用酒精和去离子水再次清洗表面并用70℃烘干10min；

[0129] S3：配制浓度为2mol/L的相同质量比的NaOH和(NH4)2S2O8混合溶液，放入上表面覆盖有钼薄膜和铜薄膜的硅柱阵列电极并静置6min，然后在硅柱上表面形成Cu(OH)2纳米线；

[0130] S4：将附着有Cu(OH)2纳米线的硅柱阵列电极放置于加热炉中，200℃恒温加热3h后，制得上表面附着有氧化铜纳米线的硅柱阵列电极；

[0131] S5：平面电极面向硅柱阵列电极的一面溅射有金属钼薄膜；

[0132] S6：硅柱阵列电极和平面电极的间距采用绝缘隔离柱调控为150μm。

[0133] 测得该电离式气体传感器针对甲醇气体的击穿电压平均为28V左右。

[0134] 实验结果分析

[0135] (1)由图4可知，从扫描电镜图片可以看出，在硅基底表面形成了大量的纳米线，该纳米线根部并非与硅基底直接接触，而是有一层连续的过渡层，该过渡层为金属层，即本发明中的钼薄膜层和铜薄膜层；更好的增加了氧化铜纳米线的稳定性。

[0136] (2)由图5可知，本发明对以下气体进行了a‑乙醇、b‑空气、c‑甲醇、d‑甲苯、e‑乙二醇、f‑异丙醇、g‑N‑丙醇、h‑丙酮进行了检测；

[0137] 实验过程：对于有机气体环境，首先量取其对应有机溶剂置于一个20L的密闭容器中容器中预先放置该电离式气体传感器。释放于常温常压空气中的一定浓度(C ppm)的有机气体，所需量取的剂量(V ml)由密闭容器的容积(20L)、溶剂的纯度(d)、溶剂的密度(ρg/mL)、溶剂的分子量(M g/mol)计算得出，依据的计算公式为：V＝20×10‑6×(C×M)/(22.4×ρ×d)。

[0138] 实验中有机气体浓度均设置为100ppm，随后该电离式气体传感器两个电极之间加载逐渐增大的电压，并实时监测电流的变化情况，作为气体传感信号。实验中发现，同样浓度、不同有机气体种类在相同条件下所采集的电流信号不一样，多种气体都有较低的击穿电压；由此可证明本发明制得的装置可以作为辨别不同气体，即作为气体传感的依据。

[0139] (3)由图6可知，对实施例1、2和5分别制得的装置1、2、3进行检测。

[0140] 实验过程：在同一个气体环境下，不同结构的电离式气体传感器进行了10次测试，并收集了每次测试时所表现出来的电离起始电压，绘制成图6。

[0141] 结果表明，各装置在同种气体中电离起始电压较为稳定，且装置3的电离起始电压明显低于装置1和装置2，具有更好的电离性能，正是由于装置3中设置的附着钼薄膜的平面电极、钼薄膜和铜薄膜稳固的纳米线使得该装置具有更低的击穿电压。

[0142] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。