環(huán)境有害氣體如二氧化氮,三乙胺等無時無刻的在危害著人類健康與環(huán)境,而金屬氧化物半導體基傳感器具有成本低、穩(wěn)定性好、可在線檢測等優(yōu)點被廣泛應用于檢測有害氣體。但是單一金屬氧化物半導體材料基傳感器不能滿足當今檢測有害氣體的需求,而很多文獻表明了設計納米結(jié)構和形成異質(zhì)結(jié)可以明顯地提高材料的氣敏性能。因此,本文采用不同方法制備了具有異質(zhì)結(jié)和微納米結(jié)構的金屬氧化物半導體及其復合物氣敏材料來檢測環(huán)境有害氣體NO2和三乙胺,具體內(nèi)容如下:本文采用簡易低成本的靜電紡絲法合成了具有n-n異質(zhì)結(jié)的SnO2-ZnO復合納米纖維。然后使用SEM、TG、XRD、BET、XPS等多種表征去表征它的結(jié)構與性能。制得的納米纖維具有典型均一的一維納米結(jié)構形貌。此外SnZn20（Zn=20%At.）復合物基傳感器不僅對1ppm NO2氣體具有超高的靈敏度（46）、快速的響應,回復和線性的的濃度-響應關系在900C較低的操作溫度下,而且具有良好的選擇性與穩(wěn)定性。它是一個有潛力檢測NO2的氣敏材料。最后,n-n異質(zhì)結(jié)的機理也被詳細討論了。本文采用模板法制備了納米片組裝的多級結(jié)構NiO空心球,制備得到的NiO空心球具有大的比表... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＩＩ型半導體金屬氧化物氣敏元件吸附氣體時電阻變化示意圖??

和異性異質(zhì)結(jié)（ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)）。由于ｐ－ｐ型異質(zhì)結(jié)兩種半導體對氧吸附的能力較差導致較??低的氣敏性能，研究者們很少使用ｐ－ｐ結(jié)復合物來用作氣敏材料，這里詳細討論ｐ－ｎ??結(jié)和ｎ－ｎ結(jié)的原理和應用。??１．２．１?ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)提高氣敏性能的原理和應用??Ｍｉｌｌｅｒ等［１５］在２０１４年總結(jié)了關于ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)提高氣敏的原理及機制�？偟膩碚f，??當兩種半導體材料相互接觸形成復合物時，它們的界面形成異質(zhì)結(jié)。如果兩個材料的??費米能級不同，各自的能帶會隨著費米能級的移動發(fā)生變化。當兩個半導體材料的費??米能級（ＥＦ）不相同時，費米能級較高的半導體中導帶的電子將會流向費米能級低的??導帶，而空穴的流動方向則相反，直至費米能級已達到平衡。達到平衡后，在ｎ型半??導體界面會因為電子流失而形成電子耗盡層，ｐ型半導體界面空穴流走則產(chǎn)生空穴耗??盡層，能帶結(jié)構圖如圖１－２所示。??由于ｐ型半導體和ｎ型半導體載流子濃度都隨著ｐ－ｎ結(jié)的形成而降低，故ｐ－ｎ結(jié)??復合物的電阻比較與復合之前會變大。??Ｂｅｆｏｒｅ?Ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｆｔｅｒ?Ｃｏｎｔａｃｔ??

兩邊半導體的主載流子均為電子，所以它們的費米能級達到新的平衡后費米能級高的??半導體一側(cè)由于電子流動形成電子耗盡層而費米能級低的半導體一側(cè)形成電子累積??層，如圖１－３所示。ｎ－ｎ結(jié)對原先半導體的初始電阻影響比較復雜，但是由于電子累??積層的出現(xiàn)，對氣體吸附反應過程也會產(chǎn)生影響。在ｎ－ｎ異質(zhì)結(jié)在傳感器方面的研究??也是非常廣泛，如ＳｎＯ／ｎＣｈＰＵＦｏＣｂ／ＳｎＯ；＾等。??（ｃ）?（ｄ）?Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｃｐｌｅｔｔｏｎ??峨、？－?？？?？．?ｐ?Ｉｍｒ?Ｉｓｘｓｃ??、夕?Ａ?ａ?Ｐ?—?＞??Ｅｆ－ｉ?——?丨，?ｒ＃?ｈ??ｎ－ｎ?＝?ｊ?ｊ?Ｊ??ｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｉ?卜）！?３．０?ｅＶ：??＾?Ｅ?：３６ｅＶ?卜、?：??：２?．?＇?▼?ｔＶＢ?？?Ｖ?Ｅｖｂ??驗馨Ｉｔ?摩?仰??＊?Ａｍ?ｎ＾ＳｎＯｊＶ＇ｖ??圖１－３?ｎ－ｎ結(jié)的能帶結(jié)構示意圖??Ｆｉｇ?１－３?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｎ－ｎ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ??１．３材料的結(jié)構和形貌對半導體金屬氧化物氣敏性能的影響??６??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電弧等離子體法制備的納米α－Fe2O3的氣敏特性[J]. 崔作林,董立峰.  功能材料. 1995(04)

博士論文
[1]半導體NiO及其復合氧化物的水熱合成及電化學與氣敏性能研究[D]. 林櫟陽.重慶大學 2015
[2]基于分等級結(jié)構氧化銦的氣體傳感器研究[D]. 徐秀梅.吉林大學 2014
[3]金屬氧化物半導體復合材料納米結(jié)構的構筑及其氣敏性能的研究[D]. 婁正.吉林大學 2014
[4]低維α-Fe2O3納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D]. 王燕.南開大學 2009
[5]氧化鋅基一維納米復合材料制備及其性能研究[D]. 向群.上海大學 2008



本文編號：3581079