鈦酸鈷(CoTiO₃)是一種二元金屬氧化物,對(duì)乙醇、丙烯、水蒸氣等氣體表現(xiàn)出優(yōu)良的敏感特性,具體表現(xiàn)在:響應(yīng)快、抗干擾、長期穩(wěn)定性好等特征。但作為p型半導(dǎo)體敏感材料,受自身能帶結(jié)構(gòu)和載流子傳導(dǎo)機(jī)制的影響,其靈敏度普遍低于n型半導(dǎo)體。為了改善CoTiO₃的濕敏特性,本課題選取n型半導(dǎo)體TiO₂與之復(fù)合,構(gòu)建一種表面晶粒排列高度有序的CoTiO₃/TiO₂異質(zhì)敏感薄膜�；诒∧け砻婢鶆蚍植嫉膒-n異質(zhì)結(jié)和取向生長的納米晶陣列結(jié)構(gòu),改變半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)、提高載流子傳輸效率,從而顯著提升其濕敏特性。課題采用射頻磁控濺射結(jié)合掠射角沉積技術(shù)分別制備出CoTiO₃和CoTiO₃/TiO₂有序納米晶薄膜,借助X-射線衍射(XRD),原子力學(xué)顯微鏡(AFM),透射電子顯微鏡(TEM)和X射線光電子能譜儀(XPS)等表征薄膜的物相組成、形貌、取向生長特征、缺陷分布和化學(xué)價(jià)態(tài)�？疾觳煌⒂^結(jié)構(gòu)薄膜對(duì)濕度環(huán)境的靈敏度、響應(yīng)/回復(fù)時(shí)間、檢測...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 金屬氧化物敏感材料概述
        1.1.1 金屬氧化物的研究現(xiàn)狀
        1.1.2 TiO₂ 的敏感特性
        1.1.3 CoTiO₃ 的敏感特性
    1.2 有序納米晶結(jié)構(gòu)對(duì)薄膜的影響
        1.2.1 有序納米晶薄膜的特點(diǎn)
        1.2.2 有序納米晶氣敏薄膜
        1.2.3 有序納米晶濕敏薄膜
    1.3 磁控濺射法簡介
        1.3.1 磁控濺射制備薄膜技術(shù)
        1.3.2 掠射角沉積技術(shù)
        1.3.3 磁控濺射制備納米晶薄膜現(xiàn)狀
    1.4 課題研究的目的、意義和主要內(nèi)容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 主要內(nèi)容
        1.4.3 創(chuàng)新點(diǎn)
2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)所需基本材料及儀器設(shè)備
        2.1.1 基本材料
        2.1.2 儀器設(shè)備
    2.2 分步濺射-熱處理法制備CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        2.2.2 靶材的制備與安裝
        2.2.3 薄膜基底的選擇與清洗
        2.2.4 CoTiO₃ 有序納米晶薄膜的制備
        2.2.5 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的制備
    2.3 薄膜的表征測試
        2.3.1 X射線衍射儀
        2.3.2 原子力學(xué)顯微鏡(AFM)
        2.3.3 X射線光電子能譜儀(XPS)
        2.3.4 場發(fā)射掃描電鏡(SEM)
        2.3.5 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.6 視頻光學(xué)接觸角測量儀
    2.4 薄膜的性能測試
        2.4.1 濕度環(huán)境的構(gòu)建
        2.4.2 濕敏特性測試
        2.4.3 復(fù)阻抗性能測試
3 CoTiO₃ 有序納米晶薄膜的制備和濕敏性研究
    3.1 靶材的物相組成分析
    3.2 沉積時(shí)間對(duì)薄膜的影響
    3.3 濺射功率對(duì)薄膜的影響
    3.4 沉積氣壓對(duì)薄膜的影響
    3.5 掠射角度對(duì)薄膜的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的制備和濕敏機(jī)理研究
    4.1 TiO₂ 沉積功率對(duì)CoTiO₃/TiO₂ 薄膜的影響
    4.2 TiO₂ 沉積時(shí)間對(duì)CoTiO₃/TiO₂ 薄膜的影響
    4.3 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的生長機(jī)理
    4.4 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的敏感機(jī)理
    4.5 CoTiO₃/TiO₂ 薄膜表面Ti離子價(jià)態(tài)改善濕敏性探索
        4.5.1 熱處理氣氛對(duì)復(fù)合薄膜的影響
        4.5.2 熱處理溫度對(duì)復(fù)合薄膜的影響
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利成果



本文編號(hào)：3957192