基于一维纳米电极的场致分子电离MEMS气体传感器应用基础研究的中期报告摘要：本报告介绍了一维纳米电极的场致分子电离MEMS气体传感器的基础研究中期情况。研究过程中，进行了纳米加工、器件设计、制备和测试等多个方面的工作。实验结果表明，所设计的纳米电极能够有效地产生局部场致电离效应，并对气体中的分子进行电离。目前，已经获得了一些初步的气体传感实验结果，但仍需要进一步的优化和改进，以提高其灵敏度和选择性。关键词：一维纳米电极；场致分子电离；MEMS气体传感器；基础研究1.研究背景和意义随着现代工业的不断发展，气体的污染问题日益突出，因此研究和开发高灵敏度、高可靠性、高选择性的气体传感器对于保障环境和人类健康具有重要的意义。现有的气体传感器主要有电化学传感器、光谱传感器等，但其灵敏度、选择性等方面还存在着一定的局限性。因此，开发新型的气体传感器具有重要的研究价值。近年来，场致电离技术被广泛应用于气体检测领域。其中，场致电离质谱（FI-MS）已经成为气体分析的重要手段。由于FI-MS的仪器价格昂贵，其应用受到了一定的限制。因此，开发基于场致电离的MEMS气体传感器成为了研究的热点。2.研究内容和方法本研究以一维纳米电极为核心，采用场致分子电离技术，在MEMS芯片上研制气体传感器。具体过程包括：（1）纳米加工：采用电子束光刻技术和化学蚀刻技术对MEMS芯片进行纳米加工，制备出所需的纳米电极结构。（2）器件设计：根据场致电离质谱的原理设计出适用于MEMS气体传感器的电极结构。所设计的纳米电极长宽比为500∶1，尖端半径约为20nm。（3）器件制备：采用标准的微纳加工技术，在硅片上制备出所需的MEMS芯片。（4）器件测试：在气体环境下对所制备的MEMS气体传感器进行测试。测试过程包括气体流量调节、电极电压调节、信号采集等。3.中期研究结果和分析通过对所制备的MEMS气体传感器进行测试，得到以下中期实验结果：（1）当电极电压为800V时，所设计的纳米电极能够有效地产生局部电场，对气体分子进行电离。（2）所设计的纳米电极的尖端半径对传感器的灵敏度有较大的影响，其最佳半径约为20nm。（3）实验结果表明，所研制的MEMS气体传感器对二氧化碳等气体具有一定的灵敏度和选择性。4.下一步工作计划（1）优化和改进纳米电极的制备和设计，提高传感器的灵敏度和选择性。（2）进一步进行气体传感实验，探究MEMS气体传感器的灵敏度和选择性的影响因素。（3）改进电路和信号采集系统，并与微控制器等集成，实现MEMS气体传感器的实时监测和控制。5.结论本研究以一维纳米电极为核心，采用场致分子电离技术，在MEMS芯片上研制气体传感器。中期实验结果表明，所研制的气体传感器在二氧化碳等气体的测试中具有一定的灵敏度和选择性。本研究为开发基于场致电离的MEMS气体传感器提供了一定的基础参考。