發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 09:14

【摘要】：ZnO納米材料是面向21世紀(jì)的半導(dǎo)體材料,由于ZnO納米材料具有高的比表面、高的電子遷移速率、良好的化學(xué)性質(zhì)和熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特性,且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,因此被廣泛用于氣體傳感、催化研究、能源及光電材料等科研領(lǐng)域。通過(guò)科研人員的不斷努力,半導(dǎo)體氣體傳感器在靈敏度、選擇性等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,使氣體傳感在有毒、有害及危險(xiǎn)氣體檢測(cè)和控制等方面得到廣泛應(yīng)用。但目前市場(chǎng)上出售的ZnO氣體傳感器任然存在靈敏度低、穩(wěn)定性差使用壽命短等諸多問(wèn)題,這就促使我們?cè)O(shè)計(jì)并制作一種高靈敏、高穩(wěn)定、選擇性好、響應(yīng)時(shí)間短且成本更低的高效新型ZnO生化傳感器。為成功制造這種新型高效ZnO生化傳感器,本研究主要從ZnO納米材料設(shè)計(jì)與制備、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)半導(dǎo)體制造工藝及材料與器件結(jié)合三方面考慮設(shè)計(jì)并制造一種新型的高效旁熱式ZnO微氣體生化傳感器。首先,本論文從ZnO的尺寸控制方面考慮,設(shè)計(jì)一種復(fù)合納米材料;具體如下:(1)采用水熱反應(yīng)合成法制備直徑在90nm左右的ZnO納米線(xiàn)結(jié)構(gòu),掌握其生長(zhǎng)原理并探索其生長(zhǎng)規(guī)律;通過(guò)SEM、TEM、XRD等儀器設(shè)備對(duì)其形貌觀(guān)察及組成成份進(jìn)行系列表征和分析;(2)在第一次合成的ZnO納米線(xiàn)的基礎(chǔ)上重新固定晶種,采用二次水熱反應(yīng)合成枝杈型復(fù)合ZnO納米材料方法探究及規(guī)律研究,借助SEM等設(shè)備進(jìn)行表征和分析;其次,根據(jù)MEMS制造工藝的特點(diǎn),巧妙地設(shè)計(jì)一種旁熱式氣體微傳感器及其制造方法。本文所述旁熱式氣體微傳感器采用旁熱式結(jié)構(gòu),減小了敏感材料所在區(qū)域絕緣層漏電對(duì)測(cè)試信號(hào)的干擾,在懸空的傳感器結(jié)構(gòu)表面的敏感電極區(qū)域使用分子氣相沉積設(shè)備沉積5nm厚度的十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)形成圖形化的疏水疏油層,從而實(shí)現(xiàn)了敏感材料在敏感電極區(qū)域的簡(jiǎn)單自對(duì)準(zhǔn)功能。最終實(shí)現(xiàn)旁熱式氣體微傳感器的主體直徑為300μm的圓,支撐梁的長(zhǎng)為150μm,寬為20μm,叉指電極的寬及間距均為為3μm。最后,讓復(fù)合的ZnO納米材料和旁熱式氣體微傳感器結(jié)合形成新型的高效旁熱式ZnO微氣體生化傳感器。利用原位生長(zhǎng)技術(shù)在旁熱式微氣體傳感器敏感電極區(qū)域水熱生長(zhǎng)ZnO納米線(xiàn),通過(guò)再次固定晶種和二次水熱生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)ZnO枝杈型復(fù)合納米材料在特定位置的生長(zhǎng),并對(duì)其進(jìn)行表征。使用制備的旁熱式ZnO微氣體傳感器對(duì)不同氣體進(jìn)行測(cè)試,由于ZnO納米線(xiàn)的尺寸效應(yīng),表現(xiàn)出對(duì)H_2S氣體表現(xiàn)出響應(yīng)速度快、高靈敏、高穩(wěn)定和可重復(fù)性測(cè)試,測(cè)試下限為5ppb。利用在線(xiàn)質(zhì)譜等設(shè)備近一步研究發(fā)現(xiàn)傳感氣敏機(jī)理,由于H_2S為易燃�；非覍�(duì)人體有很大的傷害,因此該課題的研究具有較強(qiáng)的理論指導(dǎo)意義和很高的實(shí)用價(jià)值.
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何少斌;張一帆;黃惠南;林志強(qiáng);陳偉;;牛血清白蛋白模板法制備的金屬?gòu)?fù)合納米材料在生物檢測(cè)中的應(yīng)用[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);2017年04期

2 鄭麗;趙錦航;牛小方;李能麗;楊云慧;;基于銀鈀鉑復(fù)合納米材料標(biāo)記的癌胚抗原免疫傳感器的研制[J];云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

3 王宇航;;RGO/TiO_2/Fe_3O_4復(fù)合納米材料的制備及其對(duì)甲基橙廢水的脫色效果[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2018年04期

4 陳茂鑫;周瑩;袁若;;基于A(yíng)gNCs-Ce:ZONPs發(fā)光復(fù)合納米材料的電致化學(xué)發(fā)光免疫傳感器對(duì)腫瘤標(biāo)志物靈敏檢測(cè)的研究[J];化學(xué)傳感器;2017年01期

5 ;合肥研究院研制出高效去除土壤中有機(jī)污染物的新方法[J];河南化工;2017年07期

6 朱展才,朱國(guó)輝,馮錦華;堿型Mn_3O_4/Tm_2O_3復(fù)合納米材料的制備及其催化性能[J];漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年04期

7 郭嘉;康龍?zhí)?曹戰(zhàn)民;;石墨烯基復(fù)合納米材料在燃料電池陰極氧氣還原反應(yīng)催化劑上的應(yīng)用[J];化工新型材料;2016年12期

8 姚芳蓮;周鈺航;張瑞;李俊杰;徐萌;王慧;;殼聚糖/羥基磷灰石復(fù)合納米材料的研究[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2017年05期

9 馬紀(jì);孫超倫;斯琴格日樂(lè);范云場(chǎng);李飛飛;張磊;;Fe_3O_4/g-C_3N_4磁性復(fù)合納米材料的制備及其應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè)的研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2016年S1期

10 ;中科院研制新復(fù)合納米材料可低成本修復(fù)酸性土壤重金屬污染[J];功能材料信息;2017年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 宋宏偉;;復(fù)合納米材料在熒光標(biāo)識(shí)、藥物緩釋與癌癥治療方面的應(yīng)用[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

2 張楊陽(yáng);苑春剛;張艷;;Ag/Fe_3O_4/CNTs多功能復(fù)合納米材料吸附脫除氣態(tài)元素汞[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第2分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

3 段嗣斌;王榮明;;金屬-半導(dǎo)體復(fù)合納米材料及其在能源催化領(lǐng)域應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四十二分會(huì)：能源納米材料物理化學(xué)[C];2016年

4 顏波;宋曉勝;范琳琳;鄯慧;李德軍;孫學(xué)良;李喜飛;;鋰/鈉離子電池復(fù)合納米材料的設(shè)計(jì)[A];第十四屆固態(tài)化學(xué)與無(wú)機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2016年

5 夏兵;;多孔硅基復(fù)合納米材料的制備及其在活體成像和光熱治療中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第三十八分會(huì)：納米生物效應(yīng)與納米藥物化學(xué)[C];2016年

6 金鐘;劉杰;;碳基/無(wú)機(jī)復(fù)合納米材料的能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四十二分會(huì)：能源納米材料物理化學(xué)[C];2016年

7 徐艷麗;李瑞;許銀霞;邢瑞敏;劉山虎;;硫化鋅基復(fù)合納米材料的組裝及其空氣凈化性能研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2016年

8 張軍;劉相紅;吳世華;王淑榮;;一種通用性方法構(gòu)造多種貴金屬/三氧化二鐵復(fù)合納米材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

9 鐘偉;;Ⅱ-Ⅵ族氧化物復(fù)合納米材料的合成與性能調(diào)控[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

10 劉暢;童睿鋒;匡勤;謝兆雄;鄭蘭蓀;;基于表/界面調(diào)控的半導(dǎo)體復(fù)合納米材料的功能化組裝及其性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 李學(xué)梅;新材料大“抽”二氧化碳,可濾汽車(chē)尾氣[N];新華每日電訊;2008年

2 吳亮;光能“清潔”空氣嗎？[N];福建日?qǐng)?bào);2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 蔡立;二氧化硅復(fù)合納米材料的制備及其在生物傳感中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2013年

2 趙博;石墨烯復(fù)合納米材料的合成及其電化學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2013年

3 徐曼;鐵氧化物及其復(fù)合納米材料的制備與性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2014年

4 閆迎華;功能化復(fù)合納米材料的磷酸化蛋白質(zhì)和糖基化蛋白質(zhì)分析新方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 王培培;生物礦化啟示構(gòu)筑納米半導(dǎo)體材料：微納結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

6 楊雨豪;石墨烯基TiO_2復(fù)合納米材料的制備以及光催化性能研究[D];西北大學(xué);2014年

7 彭花萍;磁性復(fù)合納米材料的制備及其電化學(xué)傳感研究[D];南昌大學(xué);2011年

8 隋春紅;以多酸為基礎(chǔ)制備一維納米復(fù)合材料及性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2014年

9 胡書(shū)春;負(fù)載型復(fù)合納米材料的制備及其吸波性能研究[D];西南交通大學(xué);2013年

10 靳加彬;貴金屬納米顆粒的合成及限域體系下氧化釕-金復(fù)合納米材料的制備與其催化應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉滿(mǎn)意;ZnO基復(fù)合納米材料的設(shè)計(jì)、合成及其在生化傳感中的應(yīng)用[D];上海師范大學(xué);2018年

2 趙根源;鐵基/錳基摻雜型復(fù)合納米材料的制備及其催化性能的研究[D];山東大學(xué);2017年

3 王樂(lè)樂(lè);磁性氧化石墨烯及其復(fù)合納米材料對(duì)鈾（Ⅵ）的吸附性能研究[D];東華理工大學(xué);2017年

4 魏婉;功能化的SiO_2基復(fù)合納米藥物載體的制備及性能研究[D];河北大學(xué);2017年

5 匡嘉敏;CoFe_2O_4/rGO復(fù)合納米材料的制備及其性能研究[D];東北電力大學(xué);2017年

6 白波;氧化鐵復(fù)合納米材料的水熱制備及其超級(jí)電容特性研究[D];太原理工大學(xué);2017年

7 陳煉;大介孔碳基復(fù)合納米材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究[D];南京師范大學(xué);2013年

8 王文達(dá);氧化鋅與鐵氧體復(fù)合納米材料的制備及其光催化性能[D];東南大學(xué);2017年

9 宋惠青;鈀復(fù)合納米材料的制備、表征及應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

10 唐柳;貴金屬?gòu)?fù)合納米材料的制備及其在生化分析中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2751739