鈦酸鈷(CoTiO₃)是一種二元金屬氧化物,對乙醇、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:響應快、抗干擾、長期穩(wěn)定性好等特征。但作為p型半導體敏感材料,受自身能帶結構和載流子傳導機制的影響,其靈敏度普遍低于n型半導體。為了改善CoTiO₃的濕敏特性,本課題選取n型半導體TiO₂與之復合,構建一種表面晶粒排列高度有序的CoTiO₃/TiO₂異質敏感薄膜。基于薄膜表面均勻分布的p-n異質結和取向生長的納米晶陣列結構,改變半導體能帶結構、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合掠射角沉積技術分別制備出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、缺陷分布和化學價態(tài)�？疾觳煌⒂^結構薄膜對濕度環(huán)境的靈敏度、響應/回復時間、檢測...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：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 有序納米晶結構對薄膜的影響
        1.2.1 有序納米晶薄膜的特點
        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
        1.3.2 掠射角沉積技術
        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、意義和主要內容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 主要內容
        1.4.3 創(chuàng)新點
2 實驗方法
    2.1 實驗所需基本材料及儀器設備
        2.1.1 基本材料
        2.1.2 儀器設備
    2.2 分步濺射-熱處理法制備CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜
        2.2.1 實驗方案
        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)境的構建
        2.4.2 濕敏特性測試
        2.4.3 復阻抗性能測試
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 沉積時間對薄膜的影響
    3.3 濺射功率對薄膜的影響
    3.4 沉積氣壓對薄膜的影響
    3.5 掠射角度對薄膜的影響
    3.6 本章小結
4 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的制備和濕敏機理研究
    4.1 TiO₂ 沉積功率對CoTiO₃/TiO₂ 薄膜的影響
    4.2 TiO₂ 沉積時間對CoTiO₃/TiO₂ 薄膜的影響
    4.3 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的生長機理
    4.4 CoTiO₃/TiO₂ 有序納米晶薄膜的敏感機理
    4.5 CoTiO₃/TiO₂ 薄膜表面Ti離子價態(tài)改善濕敏性探索
        4.5.1 熱處理氣氛對復合薄膜的影響
        4.5.2 熱處理溫度對復合薄膜的影響
    4.6 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及專利成果



本文編號：3957192