半導(dǎo)體氧化物與石墨烯復(fù)合材料的表面調(diào)控及其室溫NO 2 氣體傳感性能的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-10-17 04:17
近年來(lái),隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,氣體傳感器在新興的智能家居、可穿戴設(shè)備及智能移動(dòng)終端等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景,開發(fā)可實(shí)用的高性能氣體傳感器成為研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)。敏感材料是決定氣體傳感器敏感性能的關(guān)鍵,制備性能優(yōu)異的敏感材料是提高氣敏性質(zhì)的有效途徑。石墨烯具有大的比表面積、高的室溫載流子遷移率以及電學(xué)上的低噪聲特性,是構(gòu)筑室溫氣體傳感器的一種理想材料。與傳統(tǒng)氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器相比,石墨烯室溫氣體傳感器具有功耗低的優(yōu)點(diǎn),可以方便地應(yīng)用于柔性電子器件及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。針對(duì)目前石墨烯基室溫氣體傳感器敏感特性差的問(wèn)題,本論文以開發(fā)高性能室溫NO2氣體傳感器為目標(biāo),探究敏感材料的表面微觀結(jié)構(gòu)及其氣敏特性之間的關(guān)系,通過(guò)優(yōu)化敏感材料的合成條件,對(duì)材料表面、界面合理調(diào)控,從而提升傳感器的敏感特性,取得一些有意義的研究成果。本文主要的研究工作有以下幾個(gè)方面:（1）以二氧化錫修飾石墨烯復(fù)合材料（SnO2-RGO）為基體材料,采用濕化學(xué)方法,在SnO2-RGO表面再次修飾SnO2納米粒子,通過(guò)調(diào)控敏感材料的表面空位...
【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
氣體傳感器的分類Fig.1.1Theclassificationofgassensors
.2 氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器概述氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器是一種典型的化學(xué)類氣體傳感器。根據(jù)敏感原不同，此類傳感器可分為電阻型和非電阻型兩種。在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及敏感分析等方面，電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器較非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器更加。因此，目前的研究工作主要集中于電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器。根據(jù)器件的不同，電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器又可以分為燒結(jié)型、厚膜型和薄膜型三型。其中，燒結(jié)型傳感器又分為直熱式和旁熱式兩種，如圖 1.2 所示。直器件容易受環(huán)境氣流影響，器件結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，而旁熱式器件克服了直熱式的缺點(diǎn)，加熱絲不與敏感材料直接接觸，避免測(cè)試回路與加熱回路的信號(hào)。如圖 1.3 所示，厚膜型傳感器通常以 Al2O3為襯底，襯底一側(cè)為 Au 或 極，采用絲網(wǎng)印刷的方法將材料涂覆到電極上，另一側(cè)為加熱層。而薄膜感器通常采用蒸鍍、濺射等方法將敏感膜沉積到硅襯底上。
圖 1.3 (a)厚膜型(b)薄膜型半導(dǎo)體氣體傳感器敏感元件示意圖[2,3]1.3 The schematic diagram of semiconductor gas sensors (a) thick film type[2]and (film type[3] 氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的主要性能氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的性能主要取決于如下參數(shù)：(1) 靈敏度（Sensitivity）靈敏度通常用“S”來(lái)表示，反應(yīng)了敏感元件暴露在特定濃度的目標(biāo)氣體的變化程度。元件的響應(yīng)（Response）通常用來(lái)表征氣體傳感器的敏Response=Ra/Rgor Rg/Ra）。如：當(dāng) p 型半導(dǎo)體遇到氧化性氣體時(shí)，ReRg（Ra>Rg）；當(dāng) p 型半導(dǎo)體遇到還原性氣體時(shí)，Response = Rg/Ra（Ra型半導(dǎo)體則反之。通常情況下，調(diào)控敏感材料的晶粒尺寸、表面微觀對(duì)單一材料進(jìn)行摻雜、修飾等方法會(huì)提高器件的靈敏度。(2) 選擇性（Selectivity）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A Review on Graphene-Based Gas/Vapor Sensors with Unique Properties and Potential Applications[J]. Tao Wang,Da Huang,Zhi Yang,Shusheng Xu,Guili He,Xiaolin Li,Nantao Hu,Guilin Yin,Dannong He,Liying Zhang. Nano-Micro Letters. 2016(02)
本文編號(hào)：3441097
【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
氣體傳感器的分類Fig.1.1Theclassificationofgassensors
.2 氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器概述氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器是一種典型的化學(xué)類氣體傳感器。根據(jù)敏感原不同，此類傳感器可分為電阻型和非電阻型兩種。在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及敏感分析等方面，電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器較非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器更加。因此，目前的研究工作主要集中于電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器。根據(jù)器件的不同，電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器又可以分為燒結(jié)型、厚膜型和薄膜型三型。其中，燒結(jié)型傳感器又分為直熱式和旁熱式兩種，如圖 1.2 所示。直器件容易受環(huán)境氣流影響，器件結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，而旁熱式器件克服了直熱式的缺點(diǎn)，加熱絲不與敏感材料直接接觸，避免測(cè)試回路與加熱回路的信號(hào)。如圖 1.3 所示，厚膜型傳感器通常以 Al2O3為襯底，襯底一側(cè)為 Au 或 極，采用絲網(wǎng)印刷的方法將材料涂覆到電極上，另一側(cè)為加熱層。而薄膜感器通常采用蒸鍍、濺射等方法將敏感膜沉積到硅襯底上。
圖 1.3 (a)厚膜型(b)薄膜型半導(dǎo)體氣體傳感器敏感元件示意圖[2,3]1.3 The schematic diagram of semiconductor gas sensors (a) thick film type[2]and (film type[3] 氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的主要性能氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的性能主要取決于如下參數(shù)：(1) 靈敏度（Sensitivity）靈敏度通常用“S”來(lái)表示，反應(yīng)了敏感元件暴露在特定濃度的目標(biāo)氣體的變化程度。元件的響應(yīng)（Response）通常用來(lái)表征氣體傳感器的敏Response=Ra/Rgor Rg/Ra）。如：當(dāng) p 型半導(dǎo)體遇到氧化性氣體時(shí)，ReRg（Ra>Rg）；當(dāng) p 型半導(dǎo)體遇到還原性氣體時(shí)，Response = Rg/Ra（Ra型半導(dǎo)體則反之。通常情況下，調(diào)控敏感材料的晶粒尺寸、表面微觀對(duì)單一材料進(jìn)行摻雜、修飾等方法會(huì)提高器件的靈敏度。(2) 選擇性（Selectivity）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A Review on Graphene-Based Gas/Vapor Sensors with Unique Properties and Potential Applications[J]. Tao Wang,Da Huang,Zhi Yang,Shusheng Xu,Guili He,Xiaolin Li,Nantao Hu,Guilin Yin,Dannong He,Liying Zhang. Nano-Micro Letters. 2016(02)
本文編號(hào)：3441097
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3441097.html
最近更新
教材專著
