氧空位一直被認為是影響金屬氧化物氣體傳感器性能的關(guān)鍵因素.但是由于通常只關(guān)注氧空位的濃度而忽視了氧空位價態(tài)的影響,使得氧空位對氣體傳感的影響機理一直缺乏詳細的解釋.本文利用后退火的方法研究了ZnO納米薄膜NO₂氣體傳感器中氧空位價態(tài)的影響.通過系統(tǒng)的分析多種實驗、計算方法的結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)后退火處理可以使得ZnO中氧空位從中性向二價狀態(tài)轉(zhuǎn)化,并且氧空位的濃度對其氣敏響應(yīng)無直接的影響.而由于空氣中氧氣在ZnO表面的競爭吸附, ZnO表面的中性氧空位主要被氧氣占據(jù),而二價氧空位可以促進NO2的吸附.因此氧空位從中性向二價狀態(tài)的轉(zhuǎn)化可以使得ZnO對NO₂的響應(yīng)急劇增加,對100 ppm NO₂的響應(yīng)從733增加到3.34×10⁴.利用這一機理,同時實現(xiàn)了ZnO納米薄膜對ppb級別NO₂氣體的探測,其對25 ppb（0.025 ppm）NO₂的響應(yīng)達到了165%. 

【文章來源】：Science Bulletin. 2020,65(19)EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁


本文編號：3544163