本文關(guān)鍵詞：In摻雜的ZnO納米棒乙醇氣敏特性研究

  更多相關(guān)文章： 溶膠凝膠法 ZnO納米棒 In摻雜ZnO納米棒 氣敏性能

【摘要】：ZnO材料是應(yīng)用最廣泛的氣敏材料,由于其比較常見,儲量豐富,無毒無害,因此是比較理想的氣敏材料。但是傳統(tǒng)的ZnO氣敏材料具有靈敏度低、選擇性差、工作溫度高等缺點。通常采用改變形貌和摻雜改性來改善其氣敏性能。本文中通過溶膠凝膠法制備ZnO納米棒并對其進行適量的In摻雜,以此來提高ZnO材料對乙醇的氣敏性能。首先采用溶膠凝膠法制備ZnO溶膠和In摻雜含量為2at.%、3at.%、4at.%的ZnO溶膠,采用旋涂法將溶膠涂在叉指電極上,經(jīng)過干燥預(yù)處理和高溫退火,制備出不同ZnO材料的氣敏元件。然后通過自己搭建測試系統(tǒng)對薄膜樣品進行氣敏性能測試。工作溫度為300℃時,ZnO納米棒對相同濃度乙醇氣體的靈敏度高于傳統(tǒng)的ZnO薄膜材料。In摻雜含量為3at.%的ZnO納米棒薄膜對乙醇氣體的靈敏度高于無摻雜和摻雜含量為2at.%和4at.%的ZnO納米棒薄膜。說明棒狀結(jié)構(gòu)的ZnO材料氣敏性能高于傳統(tǒng)ZnO材料,也說明In的引入成功地提高了對乙醇的靈敏度,且In的最佳摻雜含量為3at.%。不同溫度下,測量不同樣品對200ppm乙醇的響應(yīng)。實驗發(fā)現(xiàn)無摻雜的ZnO納米棒薄膜的最佳工作溫度為350℃,摻In的ZnO納米棒薄膜的最佳工作溫度為325℃,說明In的摻入有效的降低了工作溫度。文中也對選擇性、響應(yīng)恢復(fù)時間進行了測試。通過對測試結(jié)果進行分析和對比,總結(jié)出In摻雜的ZnO納米棒材料相對于無摻雜的ZnO納米棒和傳統(tǒng)的ZnO材料都表現(xiàn)出了更好的氣敏性能。
【關(guān)鍵詞】：溶膠凝膠法 ZnO納米棒 In摻雜ZnO納米棒 氣敏性能
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB381
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景及研究意義9-10
• 1.2 ZnO半導(dǎo)體材料簡介10-12
• 1.2.1 ZnO基本性質(zhì)10-11
• 1.2.2 ZnO晶體結(jié)構(gòu)11
• 1.2.3 ZnO的缺陷11-12
• 1.3 納米ZnO的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-18
• 1.3.1 ZnO納米材料制備方法研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 摻雜ZnO納米材料研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 ZnO納米材料的發(fā)展趨勢17-18
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 ZnO納米棒薄膜的制備及表征19-30
• 2.1 溶膠凝膠法19-20
• 2.2 主要試劑和儀器20-21
• 2.2.1 主要試劑20-21
• 2.2.2 主要儀器21
• 2.3 ZnO納米棒薄膜的制備過程21-26
• 2.3.1 溶膠的制備21-23
• 2.3.2 基片的選擇與清洗23-24
• 2.3.3 薄膜的涂覆24-25
• 2.3.4 干燥預(yù)處理25
• 2.3.5 高溫退火25-26
• 2.4 ZnO納米棒薄膜的表征26-28
• 2.4.1 X射線衍射分析（XRD）26-27
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 In摻雜ZnO納米棒薄膜的制備及表征30-35
• 3.1 主要試劑和儀器30-31
• 3.1.1 主要試劑30
• 3.1.2 主要儀器30-31
• 3.2 In摻雜ZnO納米棒薄膜的制備過程31-32
• 3.3 In摻雜ZnO納米棒薄膜的表征32-34
• 3.3.1 X射線衍射分析（XRD）32-33
• 3.3.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 氣敏材料氣敏機理與氣敏元件制作35-44
• 4.1 氣敏材料氣敏機理35-36
• 4.1.1 體原子價控制模型35
• 4.1.2 表面電導(dǎo)控制模型35-36
• 4.1.3 晶界勢壘模型36
• 4.2 ZnO納米棒對乙醇氣體的氣敏機理36-39
• 4.3 ZnO氣敏元件的制備39-43
• 4.3.1 氣敏元件的結(jié)構(gòu)39-40
• 4.3.2 叉指電極的設(shè)計40-42
• 4.3.3 氣敏元件制作的基本工藝流程42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第5章 ZnO氣敏材料性能檢測與分析44-52
• 5.1 氣敏測試系統(tǒng)44-45
• 5.2 氣敏元件主要測試參數(shù)45-46
• 5.2.1 靈敏度45
• 5.2.2 工作溫度45
• 5.2.3 選擇性45-46
• 5.2.4 響應(yīng)和恢復(fù)時間46
• 5.3 ZnO材料對乙醇氣敏性能測試46-51
• 5.3.1 In摻雜ZnO納米棒對乙醇靈敏度的測試46-47
• 5.3.2 In摻雜ZnO納米棒工作溫度的測試47-48
• 5.3.3 In摻雜ZnO納米棒選擇性的測試48-50
• 5.3.4 In摻雜ZnO納米棒響應(yīng)時間與恢復(fù)時間的測試50-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-54
• 參考文獻54-60
• 致謝60

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