發(fā)布時間：2021-10-16 16:24

　　隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展,我國的工業(yè)化水平不斷提高,與人類生存發(fā)展息息相關(guān)的環(huán)境問題也日益突出,如今社會對能夠?qū)崟r有效監(jiān)測易燃易爆、有毒害性氣體以及大氣污染物的高性能氣敏傳感器的需求更加迫切。氣敏傳感器種類繁多,其中金屬氧化物半導體氣敏傳感器因靈敏度高、器件結(jié)構(gòu)簡單以及制作成本低等優(yōu)點得到廣泛的研究和應(yīng)用。金屬氧化物半導體氧化鋅（ZnO）是傳統(tǒng)主流的氣敏材料之一,ZnO基納米結(jié)構(gòu)傳感器已經(jīng)實現(xiàn)了對乙醇、丙酮、氨氣等有毒有害氣體快速有效的探測。但此類傳感器普遍存在工作溫度高、功耗大的問題,限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用。二氧化釩（VO₂）因具有獨特的金屬-絕緣體相變性能引起廣泛關(guān)注。近年來的研究發(fā)現(xiàn),VO₂在室溫探測有毒有害氣體方面具有很大的潛力。但目前VO₂基氣敏傳感器的靈敏度還有待提高。基于上述現(xiàn)狀,本文提出一種VO₂/ZnO異質(zhì)多級復合結(jié)構(gòu),目的是結(jié)合兩種材料的優(yōu)點,實現(xiàn)室溫下對有毒有害氣體的有效探測。本文主要從三個方面展開研究:首先,研究了水熱工藝參數(shù)對VO₂納米結(jié)構(gòu)形貌的影響,并研... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

按照基本組成單元維度以及多級結(jié)構(gòu)本身的維度分類的多級結(jié)構(gòu)

圖 1-2 氣敏傳感器的分類其中，半導體式氣敏傳感器的核心部分，即傳感器所用的敏感材料，為體氧化物。這類傳感器的敏感材料在接觸被測氣體時，氣體分子與材料化學反應(yīng)，引起載流子的交換或遷移，從而材料的電導率（或電阻率）的發(fā)生變化。在接觸被測氣體產(chǎn)生響應(yīng)時，以半導體材料物理性質(zhì)變化說，元件的電阻值隨著接觸到的被測氣體的含量變化而發(fā)生改變（增大的傳感器屬于電阻式半導體式氣敏傳感器。根據(jù)與被測氣體相互作用料產(chǎn)生變化的部位來講，此類傳感器又包括兩種類型，分別為表面控制制型。本課題實驗中所制備的 VO2/ZnO 氣敏傳感器即屬于表面控制型導體氣敏傳感器。被測氣體分子吸附在傳感器敏感膜表面，與材料表面發(fā)生反應(yīng)，吸附氧捕獲的電子在反應(yīng)的過程中被釋放出來，引起載流子，從而使材料的電導率等發(fā)生變化。2 氣敏傳感器的特性參數(shù)

天津大學碩士學位論文1.4 基于二氧化釩的氣敏傳感器研究現(xiàn)狀二氧化釩（VO2）是一種具有 MIT（金屬-絕緣體相變）性能的 N 型金屬氧化物半導體材料，相變溫度在 68℃附近[41]，發(fā)生相變后 VO2由低溫下的單斜結(jié)構(gòu)（M 相）轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷叵碌乃姆浇鸺t石結(jié)構(gòu)（R 相），而且材料的電學、光學、磁學等特性也會發(fā)生變化。因此 VO2被廣泛用于光電開關(guān)材料[42]、智能溫控材料[43,44]、存儲器[45]等。除了最常見的 M 相和 R 相，VO2還有 A、B、C、D 等其他相態(tài)[46]。近年來，不同相態(tài) VO2的氣敏性能也引起了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。Akande 等人[47]用微波水熱法制備出疏松納米球狀的 VOx（XRD 顯示為 VO和 V2O5的混合相）納米顆粒，并研究了這種材料在室溫下的對甲烷氣體的敏感性能。所制備的材料的 XRD、微觀形貌圖以及氣敏響應(yīng)曲線如圖 1-3 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3440131