图形化氧化铟锡膜臭氧传感器研发取得新突破
中国科学院合肥物质科学研究院联合多家科研机构，近日成功开发出一种基于图形化氧化铟锡膜的臭氧传感器。该传感器以商用氧化铟锡玻璃为基材，结合飞秒激光刻蚀和氩氢等离子体刻蚀两种先进工艺，构建出具备自加热功能的微型气体传感结构，实现了对ppb级臭氧的高精度、快速响应与稳定检测。
应对环境臭氧监测的技术挑战
近地面臭氧污染作为当前大气环境监测的重要课题，推动了微型臭氧传感器的研发需求。然而，传统金属氧化物半导体传感器在实际应用中存在诸多局限，例如外加热过程易导致臭氧分解、湿度对信号的显著干扰，以及晶圆级制造过程中性能不一致等问题。
为解决这些难题，研究团队提出了一种自上而下的自加热传感器制造方案。该方案以商用氧化铟锡玻璃为基底，通过飞秒激光精准加工出蛇形电极结构，随后利用氩氢混合等离子体对氧化铟锡薄膜进行表面粗糙化处理，从而增强臭氧分子的吸附与电荷转移效率。
微型传感器的性能优势
最终制备的传感器尺寸仅为1.4×2.1×0.3 mm³，具备显著的微型化优势。其采用自加热机制，无需外部热源即可将敏感区域温度提升至180 ℃，有效避免了传感器周围臭氧分子的非目标性分解。该传感器展现出优异的选择性与抗湿性，能够在20–1000 ppb浓度范围内稳定运行，其检测结果与国际公认的紫外吸收法分析仪一致性达到93.6%。
产业化潜力与应用前景
该传感器的制造流程简洁、工艺可控性高，适用于晶圆级批量生产，具备良好的性能一致性，可广泛应用于室内外臭氧污染的网格化监测系统中，助力构建高密度、高分辨率的大气环境监测网络。
相关研究成果已在国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters）上发表，并获得国家自然科学基金等多项科研项目的支持。