本文關鍵詞：二氧化碲—維納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能研究　出處：《湖南師范大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：TeO2作為寬禁帶的P型半導體材料,對氧化還原性氣體具有極高的靈敏度,在氣敏傳感方面展現(xiàn)了優(yōu)越的性能。本文在室溫下對TeO2準一維納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能進行了深入的研究。以純凈的Te粉為原料,以揗有2納米金膜的硅片作為襯底,采用化學氣相沉積法制備出TeO2準一維納米結(jié)構(gòu)。采用XRD,SEM表征TeO2準一維納米結(jié)構(gòu)的相組成以及微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,TeO2納米線具有四方相晶體結(jié)構(gòu),長度約為幾十微米,直徑約為50~200nm之間。在TeO2納米線的頂端未發(fā)現(xiàn)Au顆粒,表明TeO2納米線按照氣-固機制進行生長。利用金屬絲掩膜法,構(gòu)筑了基于單根TeO2準一維納米結(jié)構(gòu)的“金屬/TeO2準一維納米結(jié)構(gòu)/金屬”電阻型氣敏傳感器件。室溫下測試了傳感器件在不同環(huán)境(空氣、真空、H2S)下的電輸運性能,探討了氣體吸附對器件電導率的影響。在大氣中,由于氧分子的吸附,增加了空穴濃度,器件的電導增強,而在強還原性硫化氫氣體中,器件電導減少。同時發(fā)現(xiàn)器件具有憶阻效應,空氣中氧空位濃度的增加增強了憶阻效應,硫化氫中多數(shù)載流子空穴的減少抑制了憶阻效應,證實了憶阻機理:氧空位在電場的作用下發(fā)生遷移,改變了接觸勢壘寬度,增強電子隧穿幾率,從而改變電導,導致憶阻現(xiàn)象。研究表明,在室溫下二氧化碲準一維納米結(jié)構(gòu)對氧化還原性氣體具有極高的靈敏度。為實現(xiàn)低功耗,室溫工作的高性能氣敏傳感器提供了氣敏元件基礎。
[Abstract]:As a P-type semiconductor material with wide bandgap, TeO2 has a high sensitivity to redox gases. In this paper, the gas-sensing properties of TeO2 quasi-one-dimensional nanostructures were studied at room temperature. Pure Te powder was used as raw material. TeO2 quasi one-dimensional nanostructures were prepared by chemical vapor deposition on silicon wafers with 2 nanocrystalline gold films. XRD was used as the substrate. The phase composition and microstructure of TeO2 quasi one-dimensional nanostructures were characterized by SEM. The results show that TeO2 nanowires have tetragonal crystal structure and the length is about tens of microns. Au particles were not found at the top of TeO2 nanowires, indicating that TeO2 nanowires were grown according to gas-solid mechanism. A resistive gas sensing device of "metal / TeO2 quasi one-dimensional nanostructure / metal" based on a single TeO2 quasi-one-dimensional nanostructure is constructed. The sensing devices in different environments (air, vacuum) are tested at room temperature. The influence of gas adsorption on the conductivity of the device is discussed. In the atmosphere, the density of hole increases and the conductance of the device increases due to the adsorption of oxygen molecules. However, in the strongly reductive hydrogen sulfide gas, the device conductance is reduced. At the same time, it is found that the device has the effect of amnesia, and the increase of oxygen vacancy concentration in the air enhances the effect of the device. The reduction of most carrier holes in hydrogen sulfide inhibits the amnesia effect, which confirms the mechanism of amnesia: oxygen vacancies migrate under the action of electric field, the width of contact barrier is changed, and the probability of electron tunneling is enhanced. It is shown that the quasi-one-dimensional tellurium oxide nanostructures have high sensitivity to redox gases at room temperature. The high performance gas sensor operating at room temperature provides the basis of the gas sensor.
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ125.3;TB383.1

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本文編號：1385063