本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體來說涉及一種垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件及其在探測乙醇中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，生產(chǎn)生活過程中帶來的各種氣體污染物大量增加，使得人們對(duì)環(huán)境保護(hù)與人身安全日益重視，對(duì)新型高性能氣敏元件的研究與發(fā)展提出了更高的要求與更廣闊的發(fā)展空間。金屬半導(dǎo)體氧化物被廣泛應(yīng)用于氣敏傳感、光催化、太陽能電池等領(lǐng)域。金屬氧化物半導(dǎo)體型氣敏傳感器因其低成本，高靈敏度，易于控制與操作的優(yōu)點(diǎn)，受到越來越廣泛的關(guān)注。異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)目前主要應(yīng)用于半導(dǎo)體激光器，發(fā)光器件，太陽電池等科學(xué)領(lǐng)域。將異質(zhì)結(jié)應(yīng)用于氣敏領(lǐng)域形成異質(zhì)結(jié)材料是改善氣敏性能另一個(gè)極具潛力的方向。

異質(zhì)結(jié)氣敏傳感器充分利用了兩種金屬氧化物之間的納米協(xié)同效應(yīng)和異質(zhì)結(jié)效應(yīng)，在靈敏度等氣敏性能方面具有大幅提高。為了更好的滿足要求的氣敏特性，基于理論與實(shí)驗(yàn)研究，理想一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的垂直定向陣列。經(jīng)過近幾年的研究，異質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以通過水熱法、氣相法、溶膠-凝膠等制得。高度有序分布的納米結(jié)構(gòu)能夠有利于器件的穩(wěn)定性與集成化應(yīng)用。因此，制備垂直定向性與殼層均勻一致分布的的一維核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)是很重要的。然而，迄今報(bào)道的一維核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)通常都是混亂無序的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件在探測乙醇中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件，包括垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列，所述氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米陣列由氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線組成，氧化鎢/氧化銅納米線長度為900-1100nm，所述氧化鎢納米線的直徑為 17-24nm，在所述氧化鎢納米線的外圍均勻地包裹厚度為5-15nm的氧化銅，氧化鎢和氧化銅形成了同軸核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

在氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列上設(shè)置鉑電極層，具體為兩個(gè)間距為1-2cm，大小為2mm*2mm，厚度為80-120nm的鉑電極層。

所述垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件按照下述步驟進(jìn)行制備：

步驟1，沉積鎢薄膜材料層：將單晶硅置于超高真空對(duì)靶磁控濺射設(shè)備的真空室中，以金屬鎢作為靶材，以惰性氣體作為濺射氣體，在單晶硅表面沉積鎢薄膜源材料層，其中，惰性氣體流量為30-45sccm，濺射工作氣壓為1.2-1.8Pa，濺射功率為75-105W，濺射時(shí)間為10-20min，所述惰性氣體為氬氣、氦氣或者氮?dú)猓?/p>

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟1中，優(yōu)選惰性氣體為氬氣，氬氣流量為35-40sccm，濺射工作氣壓為1.8Pa，濺射功率為90-95W，濺射時(shí)間為15min。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟1采用的鎢的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟2，一維氧化鎢納米線的結(jié)晶生長：將步驟1制得的鎢薄膜置于真空高溫管式爐設(shè)備中進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.2-0.7sccm和35-40sccm，控制管式爐內(nèi)生長氣壓為130-200Pa，管式爐從室溫20-25℃升到650-680℃，升溫速率4℃/min，在650-680℃保溫1.5小時(shí)，然后降溫0.5小時(shí)至350℃，最后自然冷卻到室溫20-25℃；

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟2中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.3-0.4sccm和36-38sccm，控制管式爐內(nèi)生長氣壓為160Pa。

步驟3，一維氧化鎢納米線的退火處理：將步驟2中制得的一維氧化鎢納米線結(jié)構(gòu)在馬弗爐中320-380℃空氣環(huán)境下常規(guī)退火1.5小時(shí)，以進(jìn)一步穩(wěn)定晶向；

步驟4，退火后的氧化鎢納米線表面鍍銅：利用超高真空對(duì)靶磁控濺射在步驟3處理的一維氧化鎢納米線基底表面沉積銅膜，采用銅為靶材，以惰性氣體作為濺射氣體，惰性氣體為氬氣、氦氣或者氮?dú)猓栊詺怏w流量為35-45sccm，濺射工作氣壓為1.2-1.8Pa，濺射功率為85-90W，濺射時(shí)間為1.5-6min；

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟4中，優(yōu)選惰性氣體為氬氣，氬氣流量為40sccm，濺射工作氣壓為1.6Pa，濺射功率為88W，濺射時(shí)間為1.5-2min。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟4采用的銅的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟5，銅的退火熱處理：將步驟4制得的基片在馬弗爐中300-480℃空氣環(huán)境下退 火1.5-2小時(shí)，即制備垂直定向氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列。

步驟6，制作鉑電極層：對(duì)步驟5制得的基片鍍鉑，通過模板法在氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)納米線陣列上形成兩個(gè)間距為1-2cm，大小為2mm*2mm的電極，形成的所述電極與硅片表面納米線間的歐姆接觸，采用鉑作為靶材，惰性氣體作為工作氣體，濺射時(shí)間1-6min，以使在氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列的表面形成兩個(gè)厚度為80-120nm的鉑電極層，惰性氣體為氬氣、氦氣或者氮?dú)狻?/p>

在上述技術(shù)方案中，所述步驟1、所述步驟4以及所述步驟6濺射要求的本體真空度為4.0×10^-4pa。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟6中，優(yōu)選惰性氣體為氬氣，濺射時(shí)間為2min，采用的鉑的質(zhì)量純度為99.95％。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟1、所述步驟4以及所述步驟6的濺射氣體氬氣的質(zhì)量純度為99.999％。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，垂直定向氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件檢測乙醇?xì)怏w的最低濃度為25ppm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種垂直定向的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件在探測乙醇中的應(yīng)用，氧化鎢核納米線因其特殊的原位金屬W薄膜熱氧化生長工藝而呈現(xiàn)準(zhǔn)定向特征。這種準(zhǔn)定向的核納米線陣列是形成后續(xù)高度定向核殼納米線陣列的必備前提條件，利用磁控濺射在氧化鎢納米線表面均勻沉積金屬銅薄膜除了可以再經(jīng)過退火形成均勻包覆于核層氧化銅殼層以外，同時(shí)還可以利用殼層薄膜濺射沉積過程中的濺射應(yīng)力調(diào)控準(zhǔn)定向的氧化鎢核納米線的定向性，使得形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線的定向性獲得改善。

本發(fā)明克服了已有報(bào)道的乙醇敏感器件響應(yīng)恢復(fù)速度慢的缺點(diǎn)，最佳可達(dá)30-40s。如附圖14所示，鍍銅5min情況下，氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件在室溫下對(duì)25ppm，50ppm，100ppm，200ppm，500ppm，1000ppm的乙醇?xì)怏w靈敏度分別可達(dá)1.7、2.6、3.6、4.1、4.8、5.9，可以檢測到低至25ppm的乙醇?xì)怏w。結(jié)合納米線一維結(jié)構(gòu)顯著提高復(fù)合結(jié)構(gòu)敏感材料氣敏傳感器的比表面積、兩種不同類型半導(dǎo)體材料間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移形成p-n異質(zhì)結(jié)、垂直定向的納米線陣列可提供大量的氣體吸附位置和有效的氣體擴(kuò)散通道，從而實(shí)現(xiàn)氣體的快速吸/脫附共三個(gè)方面的優(yōu)勢，該氣敏元件能在較低溫度下實(shí)現(xiàn)對(duì)乙醇?xì)怏w的快速響應(yīng)恢復(fù)，且穩(wěn)定性好，體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，制備工藝成熟，使用 方便，價(jià)格低廉，有望在氣敏傳感器領(lǐng)域獲得推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是氧化鎢納米線的掃描電子顯微鏡照片斷面照，標(biāo)尺為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖2是氧化鎢納米線的掃描電子顯微鏡照片平面照，標(biāo)尺為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖3是濺射1min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片斷面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖4是濺射1min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片平面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖5是濺射3min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片斷面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖6是濺射3min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片平面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖7是濺射5min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片斷面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖8是濺射5min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片平面照，標(biāo)尺均為1um，掃描電鏡均為日立掃描電鏡Hitachi-S4800FESEM。

圖9是氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列鍍銅時(shí)間3min的透射電子顯微鏡照片，其中，9-1為CuO殼層，9-2為W₁₈O₄₉核層。

圖10是濺射3min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線與氧化鎢納米線的XRD表征結(jié)果對(duì)比圖(圖中上部分為濺射3min銅形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線的XRD表征結(jié)果，圖中下部分為氧化鎢納米線的XRD表征結(jié)果)。

圖11是氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列鍍銅時(shí)間5min的透射電子顯微鏡照片，其中，11-1為CuO殼層，11-2為W₁₈O₄₉核層。

圖12是氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13是氣體響應(yīng)檢測平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14是鍍銅5min形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件在室溫對(duì)不同濃度 乙醇?xì)怏w的動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系圖。

圖15是鍍銅5min形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件在室溫響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間與氣體濃度的關(guān)系，其中曲線15-1為響應(yīng)時(shí)間，曲線15-2為恢復(fù)時(shí)間。

圖16是純氧化鎢納米線與不同鍍銅時(shí)間形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件的平均響應(yīng)時(shí)間與平均恢復(fù)時(shí)間示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所用原料均采用市售化學(xué)純試劑，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

單面拋光硅片：購買于天津市河?xùn)|區(qū)晶宜芳電子產(chǎn)品經(jīng)營部，型號(hào)：P型，電阻率：10-15Ω·cm。晶向：<100>±0.5°。厚度：400μm。氧化鋁陶瓷片：購買于廣州市北龍電子有限公司，厚度：0.6mm，規(guī)格：20*25mm。超高真空磁控濺射廠商：沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司，型號(hào)：DPS–III型超高真空對(duì)靶磁控濺射鍍膜機(jī)；真空高溫管式爐：合肥科晶材料技術(shù)有限公司生產(chǎn)的GSL-1400X單溫區(qū)水平真空管式爐。

在進(jìn)行步驟1之前，首先對(duì)單面拋光硅片進(jìn)行清洗：將單晶硅片先后在稀鹽酸、去離子水、丙酮溶劑、無水乙醇中超聲清洗20min，除去表面油污及有機(jī)物雜質(zhì)，并置于紅外烘箱中徹底烘干。

實(shí)施例1

步驟1，沉積鎢薄膜材料層：將單晶硅置于超高真空對(duì)靶磁控濺射設(shè)備的真空室中，以金屬鎢作為靶材，以氬氣作為濺射氣體，在單晶硅表面沉積鎢薄膜源材料層，其中，氬氣的氣體流量為30-45sccm，濺射工作氣壓為1.8Pa，濺射功率為90-95W，濺射時(shí)間為15min，鎢的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟2，一維氧化鎢納米線的結(jié)晶生長：將步驟1制得的鎢薄膜置于真空高溫管式爐設(shè)備中進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.2-0.4sccm和36-38sccm，控制管式爐內(nèi)生長氣壓為160Pa，管式爐從室溫20-25℃升到650-680℃，升溫速率4℃/min，在650-680℃保溫1.5小時(shí)，然后降溫0.5小時(shí)至350℃，最后自然冷卻到室溫20-25℃。生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，氧氣和氬氣流量分別為0.3-0.4sccm和36-38sccm，控制爐內(nèi)氣壓為160Pa左右。

步驟3，一維氧化鎢納米線的退火處理：將步驟2中制得的一維氧化鎢納米線結(jié)構(gòu)在馬弗爐中32-380℃空氣環(huán)境下常規(guī)退火1.5小時(shí)，確保納米線中氧元素的比例。退火處理可以促進(jìn)步驟2制備出的氧化鎢納米線中未完全氧化的成分的充分氧化，以進(jìn)一步穩(wěn)定晶向。

步驟4，退火后的氧化鎢納米線表面鍍銅：利用超高真空對(duì)靶磁控濺射在步驟3處理的一維氧化鎢納米線基底表面沉積銅膜，采用銅為靶材，以氬氣作為濺射氣體，氬氣氣體流量為40sccm，濺射工作氣壓為1.6Pa，濺射功率為88W，濺射時(shí)間為1min，其中，步驟4采用的銅的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟5，銅的退火熱處理：將步驟4制得的基片在馬弗爐中400℃空氣環(huán)境下退火1.5小時(shí)，促進(jìn)氧化以合成氧化銅殼層。

步驟6，制作鉑電極層：對(duì)步驟5制得的基片鍍鉑，通過模板法在氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)納米線陣列上形成兩個(gè)間距為1-2cm，大小為2mm*2mm的電極，形成的所述電極與硅片表面納米線間的歐姆接觸，采用鉑作為靶材，氬氣作為工作氣體，濺射時(shí)間2min，形成電極厚度為80-120nm。其中，鉑的質(zhì)量純度為99.95％。

其中，步驟1、步驟4以及所述步驟6濺射要求的本體真空度為4.0×10^-4pa，步驟1、步驟4以及步驟6的濺射氣體氬氣的質(zhì)量純度為99.999％。

如附圖1和2所示，在本實(shí)施例中的步驟4后，在單晶硅表面生成了較均勻分布的直徑為20-40nm左右，長度為1um左右的準(zhǔn)定向氧化鎢納米線。

如圖3和4所示，本實(shí)施例得到了形貌良好的納米棒陣列，結(jié)構(gòu)的定向性有所提高。

實(shí)施例2

步驟1，沉積鎢薄膜材料層：將單晶硅置于超高真空對(duì)靶磁控濺射設(shè)備的真空室中，以金屬鎢作為靶材，以氬氣作為濺射氣體，在單晶硅表面沉積鎢薄膜源材料層，其中，氬氣的氣體流量為30-45sccm，濺射工作氣壓為1.8Pa，濺射功率為90-95W，濺射時(shí)間為15min，鎢的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟2，一維氧化鎢納米線的結(jié)晶生長：將步驟1制得的鎢薄膜置于真空高溫管式爐設(shè)備中進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.2-0.4sccm和36-38sccm，控制管式爐內(nèi)生長氣壓為160Pa，管式爐從室溫20-25℃升到650-680℃，升溫速率4℃/min，在650-680℃保溫1.5小時(shí)，然后降溫0.5小時(shí)至350℃，最后自然冷卻到室溫20-25℃。生長氣氛為氧氣 和氬氣的混合氣體，氧氣和氬氣流量分別為0.3-0.4sccm和36-38sccm，控制爐內(nèi)氣壓為160Pa左右。

步驟3，一維氧化鎢納米線的退火處理：將步驟2中制得的一維氧化鎢納米線結(jié)構(gòu)在馬弗爐中32-380℃空氣環(huán)境下常規(guī)退火1.5小時(shí)，確保納米線中氧元素的比例。退火處理可以促進(jìn)步驟2制備出的氧化鎢納米線中未完全氧化的成分的充分氧化，以進(jìn)一步穩(wěn)定晶向。

步驟4，退火后的氧化鎢納米線表面鍍銅：利用超高真空對(duì)靶磁控濺射在步驟3處理的一維氧化鎢納米線基底表面沉積銅膜，采用銅為靶材，以氬氣作為濺射氣體，氬氣氣體流量為40sccm，濺射工作氣壓為1.6Pa，濺射功率為88W，濺射時(shí)間為3min，其中，步驟4采用的銅的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟5，銅的退火熱處理：將步驟4制得的基片在馬弗爐中400℃空氣環(huán)境下退火1.5小時(shí)，促進(jìn)氧化以合成氧化銅殼層。

步驟6，制作鉑電極層：對(duì)步驟5制得的基片鍍鉑，通過模板法在氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)納米線陣列上形成兩個(gè)間距為1-2cm，大小為2mm*2mm的電極，形成的所述電極與硅片表面納米線間的歐姆接觸，采用鉑作為靶材，氬氣作為工作氣體，濺射時(shí)間2min，形成電極厚度為80-120nm。其中，鉑的質(zhì)量純度為99.95％。

其中，步驟1、所述步驟4以及所述步驟6濺射要求的本體真空度為4.0×10^-4pa，步驟1、所述步驟4以及所述步驟6的濺射氣體氬氣的質(zhì)量純度為99.999％。

實(shí)施例2制備的氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)結(jié)納米線陣列的掃面電子顯微鏡分析結(jié)果如圖5-6所示，與圖1-4對(duì)比可知，納米線直徑進(jìn)一步變大，說明形成了氧化銅殼層結(jié)構(gòu)。

對(duì)比附圖1至6可知，本實(shí)施例制備的氧化鎢/氧化銅核殼納米線直徑進(jìn)一步變大，定向性進(jìn)一步提高，說明形成了氧化銅殼層結(jié)構(gòu)。

結(jié)合附圖9和附圖10分析可知本實(shí)施例制備的氧化鎢/氧化銅核殼納米線核層結(jié)構(gòu)成分為沿(010)晶向生長的單晶氧化鎢(W₁₈O₄₉)，殼層結(jié)構(gòu)成分為非晶氧化銅，殼層厚度大約5nm，均勻包覆于氧化鎢(W₁₈O₄₉)核層表面。其中，附圖10的上部分為氧化鎢/氧化銅核殼納米線(鍍銅3min)的XRD表征，下部分為氧化鎢納米線的XRD表征。

實(shí)施例3

步驟1，沉積鎢薄膜材料層：將單晶硅置于超高真空對(duì)靶磁控濺射設(shè)備的真空室中，以金屬鎢作為靶材，以氬氣作為濺射氣體，在單晶硅表面沉積鎢薄膜源材料層，其中， 氬氣的氣體流量為30-45sccm，濺射工作氣壓為1.8Pa，濺射功率為90-95W，濺射時(shí)間為15min，鎢的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟2，一維氧化鎢納米線的結(jié)晶生長：將步驟1制得的鎢薄膜置于真空高溫管式爐設(shè)備中進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.2-0.4sccm和36-38sccm，控制管式爐內(nèi)生長氣壓為160Pa，管式爐從室溫20-25℃升到650-680℃，升溫速率4℃/min，在650-680℃保溫1.5小時(shí)，然后降溫0.5小時(shí)至350℃，最后自然冷卻到室溫20-25℃。生長氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，氧氣和氬氣流量分別為0.3-0.4sccm和36-38sccm，控制爐內(nèi)氣壓為160Pa左右。

步驟3，一維氧化鎢納米線的退火處理：將步驟2中制得的一維氧化鎢納米線結(jié)構(gòu)在馬弗爐中32-380℃空氣環(huán)境下常規(guī)退火1.5小時(shí)，確保納米線中氧元素的比例。退火處理可以促進(jìn)步驟2制備出的氧化鎢納米線中未完全氧化的成分的充分氧化，以進(jìn)一步穩(wěn)定晶向。

步驟4，退火后的氧化鎢納米線表面鍍銅：利用超高真空對(duì)靶磁控濺射在步驟3處理的一維氧化鎢納米線基底表面沉積銅膜，采用銅為靶材，以氬氣作為濺射氣體，氬氣氣體流量為40sccm，濺射工作氣壓為1.6Pa，濺射功率為88W，濺射時(shí)間為5min，其中，步驟4采用的銅的質(zhì)量純度為99.999％。

步驟5，銅的退火熱處理：將步驟4制得的基片在馬弗爐中400℃空氣環(huán)境下退火1.5小時(shí)，促進(jìn)氧化以合成氧化銅殼層。

步驟6，制作鉑電極層：對(duì)步驟5制得的基片鍍鉑，通過模板法在氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)納米線陣列上形成兩個(gè)間距為1-2cm，大小為2mm*2mm的電極，形成的所述電極與硅片表面納米線間的歐姆接觸，采用鉑作為靶材，氬氣作為工作氣體，濺射時(shí)間2min，形成電極厚度為80-120nm。其中，鉑的質(zhì)量純度為99.95％。

其中，步驟1、所述步驟4以及所述步驟6濺射要求的本體真空度為4.0×10^-4pa，步驟1、所述步驟4以及所述步驟6的濺射氣體氬氣的質(zhì)量純度為99.999％。

實(shí)施例3制備的氧化鎢/氧化銅核殼異質(zhì)結(jié)納米線陣列的掃面電子顯微鏡分析結(jié)果如附圖7和8所示，對(duì)比附圖1至8，可清楚的觀察到，不同的鍍銅時(shí)間對(duì)納米線的垂直定向性起到了不同程度的改善效果，在鍍銅時(shí)間為5min時(shí)，納米線已經(jīng)近乎垂直生長于基片表面。

對(duì)比附圖9和附圖11，得到不同的鍍銅時(shí)間形成的氧化銅殼層結(jié)構(gòu)厚度不同，鍍銅3min條件下形成的殼層厚度約5nm，鍍銅5min時(shí)殼層厚度在10nm左右，將影響其不同的性能。

圖12是實(shí)施例中氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件的結(jié)構(gòu)示意圖；(1)代表硅基地；(2)代表形成的氧化鎢核結(jié)構(gòu)；(3)代表形成的氧化銅殼層；(4)代表制備步驟(6)中在納米線表面制作的鉑電極層，與納米線形成良好的接觸，方便與外部測量設(shè)備連接測量電阻值；(5)為UT70D電阻檢測設(shè)備，實(shí)時(shí)檢測電阻的變化，并傳輸顯示到電腦上；(6)為將氣敏傳感器置于乙醇?xì)夥罩小?/p>

圖13是氣體響應(yīng)檢測平臺(tái)示意圖，如下所示。1為進(jìn)氣孔，通過微量注入劑進(jìn)入測試量的被測氣體；2為如圖12所示的氣體傳感器元件，通過探針與鉑電極層相連，與外部檢測設(shè)備連接；3為可以加熱并保持至需要溫度的平臺(tái)；4為搭造的測試密封容器，為30L容量；5為迷你風(fēng)扇，幫助氣體擴(kuò)散，使氣體均勻分散在立方容器內(nèi)；6為出氣口；7為可控調(diào)節(jié)溫度的電子控制儀器；8為優(yōu)利德公司的UT70D電阻檢測設(shè)備，實(shí)時(shí)顯示探針連接處的電阻值，并輸出至電腦設(shè)備；9為將測得的電阻變化記錄成表并顯示的電腦終端；通過密封容器頂端設(shè)置的進(jìn)氣孔向密封容器內(nèi)微量注入被測氣體，通過迷你風(fēng)扇以及出氣口的共同作用，使得被測氣體在密封容器內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)散，使被測氣體擴(kuò)散至放置在加熱平臺(tái)上的氣體傳感器元件上，電子控制儀器通過溫度控制導(dǎo)線實(shí)時(shí)控制加熱平臺(tái)的溫度，氣體傳感器元件通過傳感元件導(dǎo)線與優(yōu)利德公司的UT70D電阻檢測設(shè)備相連，用以實(shí)時(shí)顯示探針連接處的電阻值，并將相應(yīng)的電阻測試數(shù)值傳輸至電腦終端，通過電腦終端將全部電阻測試數(shù)值匯總記錄成表格。

附圖14所示為鍍銅5min的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件在室溫下對(duì)25ppm，50ppm，100ppm，200ppm，500ppm，1000ppm的乙醇?xì)怏w靈敏度分別可達(dá)1.7、2.6、3.6、4.1、4.8、5.9，可以檢測到低至25ppm的乙醇?xì)怏w。

傳感器暴露到被測試氣體中后傳感器電阻由初值變化到穩(wěn)定值的90％所經(jīng)歷的時(shí)間叫響應(yīng)時(shí)間。傳感器從反應(yīng)氣體移到空氣中后，傳感器電阻變化到穩(wěn)定值的10％所經(jīng)歷的時(shí)間定義為恢復(fù)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間快慢反應(yīng)了傳感器對(duì)被測試氣體響應(yīng)的敏捷程度。附圖15為鍍銅5min的氧化鎢/氧化銅異質(zhì)結(jié)納米線陣列氣敏元件響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間與乙醇?xì)怏w濃度的關(guān)系。附圖16為純氧化鎢納米線與不同鍍銅時(shí)間形成的氧化鎢/氧化銅核殼納米線陣列氣敏元件的平均響應(yīng)時(shí)間與平均恢復(fù)時(shí)間示意圖(室溫條件下， 各濃度下的響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間的平均值)。本發(fā)明技術(shù)方案的平均響應(yīng)時(shí)間為35—80s，平均恢復(fù)時(shí)間為40—90s。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。