金屬氧化物,如氧化鋅（ZnO）、二氧化錫（SnO2）,是較早發(fā)現(xiàn)的半導體氣敏材料,在氣敏傳感器方面得到了廣泛的應用,但由多晶顆粒構成的薄膜型氣敏元件普遍存在靈敏度低、工作溫度高等缺點。一、二維氧化鋅、氧化錫納米材料具有較大的比表面積,顯示出優(yōu)良的氣敏性能,并且能克服顆粒在高溫下容易團聚的缺點,通過對這些納米材料進行摻雜改性或構筑異質結,可進一步改善和提高其氣敏性能。本文以氧化鋅、二氧化錫納米結構材料,如納米片和納米線為研究對象,通過原位生長技術在三氧化鋁曲面陶瓷管襯底和平面沉底上直接構筑氣敏器件,并探索在氣敏傳感器工作介質表面引入PN結耗盡層、Schottky結耗盡層等策略,來提高器件性能,主要研究結果如下：1.通過籽晶層輔助生長技術,分別在曲面陶瓷管襯底和平面沉底上直接生長了氧化鋅納米片、氧化錫納米片和氧化鋅納米線,為直接構筑氣敏傳感器器件提供了工作介質。通過預先制備籽晶層,利用水熱法在A1203陶瓷管襯底和平面襯底上直接生長制備ZnO、Sn02納米片以及ZnO納米線,并探究了其最優(yōu)生長條件,為高性能氣敏傳感器的制備提供了材料基礎。2.提出并證明了通過在氣敏傳感器工作介質表面引入PN... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 氣體傳感器概述
    1.2 金屬氧化物半導體氣敏傳感器工作原理概述
    1.3 ZnO、SnO_2納米材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬氧化物半導體敏感材料概述
        1.3.2 ZnO、SnO_2納米材料概述
        1.3.3 ZnO、SnO_2納米材料制備方法研究進展
        1.3.4 ZnO、SnO_2氣體傳感器研究進展
    1.4 氣敏性能測試
        1.4.1 氣敏性能參數(shù)
        1.4.2 氣敏性能測試方法
    1.5 本論文的研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑及生長設備
    2.2 實驗表征方法
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 氣敏性能測試系統(tǒng)
第三章 陶瓷管上直接生長ZnO納米片及其氣敏性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 ZnO籽晶層的制備
        3.2.2 ZnO納米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生長
        3.2.3 ZnO納米片的表征及氣敏性能測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 生長溫度對ZnO納米片生長的影響
        3.3.2 不同堿源對ZnO納米片生長的影響
        3.3.3 鋅源溶液濃度對ZnO納米片生長的影響
        3.3.4 生長時間對ZnO納米片生長的影響
            3.4.4.1 不同生長時間下ZnO納米片的形貌及結構表征
            3.4.4.2 在陶瓷管上直接構筑的ZnO納米片氣敏器件性能
            3.3.4.3 ZnO納米片氣體敏感機理
    3.4 小結
第四章 NiO/ZnO納米片異質PN結傳感器的組裝及氣敏性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 NiO/ZnO異質結納米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生長
        4.2.2 不同NiO含量的NiO/ZnO納米片異質結的制備
        4.2.3 NiO/ZnO納米片異質結表征與氣敏性能測試
    4.3 結果與討論
        4.3.1 NiO/ZnO異質結納米片的微結構與成分
        4.3.2 NiO/ZnO異質結納米片的氣敏性能
        4.3.3 NiO含量對NiO/ZnO納米片氣敏性能的影響
        4.3.4 ZnO納米片表面PN結對其氣敏性能改善機理討論
        4.3.5 PN結改善氣敏性能機理的擴展
    4.4 小結
第五章 SnO_2納米片的直接生長及Au顆粒修飾對其氣敏性能影響
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 SnO_2納米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生長
        5.2.2 SnO_2納米片的金顆粒修飾
        5.2.3 SnO_2及Au/SnO_2納米片的表征及氣敏性能測試
    5.3 結果與討論
        5.3.1 生長溫度對SnO_2納米片的影響
        5.3.2 不同堿源對SnO_2納米片的影響
        5.3.3 錫源濃度對SnO_2納米片的影響
        5.3.4 生長時間對SnO_2納米片的影響
        5.3.5 Au顆粒修飾對SnO_2納米片氣敏性能的影響
            5.3.5.1 Au/SnO_2納米片形貌與元素分析
            5.3.5.2 Au/SnO_2納米片氣敏性能分析
            5.3.5.3 Au顆粒修飾改善SnO_2納米片氣敏性能的機理
    5.4 小結
第六章 平板電極上Au/SnO_2/ZnO復合納米線的生長及其近室溫氣敏性能
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 Au/SnO_2/ZnO復合納米線在Al_2O_3平板電極上的直接生長
        6.2.2 Au/SnO_2/ZnO復合納米線表征及氣敏性能測試
    6.3 結果與討論
        6.3.1 Au/SnO_2/ZnO復合納米線的形貌與結構
        6.3.2 Au/SnO_2/ZnO復合納米線的氣敏性能
        6.3.3 NN結及肖特基接觸二元協(xié)同作用改善ZnO納米線氣敏性能機理
    6.4 小結
第七章 結論與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3218303