研究设计出图形化氧化铟锡膜臭氧传感器
文章导读
你可能每天都在关注空气质量，却从未想过那个被忽略的臭氧污染正悄悄影响健康。市面上大多数臭氧传感器要么加热干扰检测，要么受湿度影响失真，而我们发现，中科院团队竟用一块普通导电玻璃“变出”了突破口。他们不做复杂堆料，反而把工艺做减法，用飞秒激光和等离子体刻出微型蛇形结构，让传感器自己发热、精准控温。更关键的是，它对湿度不“感冒”，在20 ppb级臭氧下依然稳定响应，数据与国际金标准吻合度超93%。这种可批量生产的微型器件，真的能推动大气监测进入网格化时代吗？
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近日，中国科学院合肥物质科学研究院等，以常规氧化铟锡玻璃为基体，采用飞秒激光刻蚀与等离子体刻蚀工艺，设计了基于图形化氧化铟锡膜的臭氧传感器。该传感器凭借独特的自加热设计和等离子体表面改性技术，实现了对微型环境级（ppb）臭氧的精准、快速、稳定监测。
近地面臭氧污染是大气监测的重点，开发微型环境级臭氧传感器备受关注。针对传统金属氧化物半导体臭氧传感器面临的外部加热易分解臭氧、湿度干扰大、晶圆级量产一致性差等问题，团队提出了全新的自上而下的自加热氧化铟锡传感器制造策略。
该策略以商用氧化铟锡玻璃为基底，通过飞秒激光刻蚀形成蛇形电极结构；采用氩氢等离子体刻蚀，对平滑的氧化铟锡膜粗糙化，提升了臭氧的吸附及电荷交换。在激光切片后，最终制成尺寸仅为1.4×2.1×0.3 mm3的微型臭氧传感器。这一传感器通过自加热的方式，无需外加热，将敏感区局域温度升至180 ℃，避免了传感器周边臭氧分子的分解消耗。氧化铟锡传感器对臭氧选择性高、受环境湿度干扰弱，可准确监测20–1000 ppb臭氧，与国际“金标准”紫外吸收法分析仪相关性达93.6%。
该传感器制备工艺简单、易实现晶圆级批量制备，性能一致性高，能够满足室内外臭氧大气污染网格化精细监测需求。
相关研究成果发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。
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这自加热设计真省事，太赞了