【摘要】：隨著新技術(shù)革命的到來,世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。信息化時(shí)代飛速發(fā)展,人作為互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)對(duì)象已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足科技發(fā)展需求,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為必然趨勢(shì),即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),物體和物體進(jìn)行信息交換和通信則需要海量的不同類型傳感器。傳感器作為信息采集系統(tǒng)的首要部件,是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量信息,并按照一定規(guī)律變換成其他信號(hào)輸出。傳感器的研究與發(fā)展是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化測(cè)量和自動(dòng)控制的主要環(huán)節(jié),在現(xiàn)代化生產(chǎn),檢測(cè),控制系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。不同的工作背景與應(yīng)用對(duì)象使得多種傳感器的制備成為必然,根據(jù)檢測(cè)對(duì)象、測(cè)試原理、敏感材料等傳感器有多種分類。本文中利用n型半導(dǎo)體納米材料作為敏感體,將被測(cè)非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),進(jìn)行相應(yīng)的濕度、氣體、生物敏感性能研究,并根據(jù)表面吸附效應(yīng)分析了相關(guān)的敏感機(jī)理,本論文主要闡述了以下四個(gè)研究結(jié)果:(1)基于SnO2:Sb納米線的單根納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備及其濕敏性能研究。利用紫外線光刻,磁控濺射等微電子工藝制備了基于SnO2:Sb納米線的單根納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管,研究了晶體管基本性能,在室溫常壓下,該器件表現(xiàn)出優(yōu)良的晶體管性能。在室溫下,當(dāng)濕度從22%增加到40%,閾值電壓負(fù)向移動(dòng),電流增大。在持續(xù)測(cè)試一個(gè)月之后表現(xiàn)出很好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。據(jù)我們所知,這是國際上首次將SnO2納米線晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線應(yīng)用于濕敏傳感。(2)基于Ni(SO4)0.3(OH)1.4納米線的薄膜式濕敏傳感器制備及其濕敏性能研究。為了探索工藝更簡(jiǎn)單的濕敏傳感器元器件制備方法,將Ni(SO4)0.3(OH)1.4納米線涂敷在叉式電極上,制備出薄膜式濕敏傳感器。濕敏性能測(cè)試結(jié)果表明,該納米線薄膜器件具有靈敏度高,穩(wěn)定性好,響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性,重復(fù)性。和文獻(xiàn)中所報(bào)道的濕度傳感器相比,該濕度傳感器具有更高的溫度工作,在較高溫度下(40,50,60,70,80,90℃)下依然保持穩(wěn)定的濕敏性能,拓展了它的使用范圍。(3)基于SnO2和SnO2:Sb納米線的薄膜式氣敏傳感器制備及其氣敏性能研究。由于氣敏傳感器通常需要在高溫下進(jìn)行測(cè)試,因此制備可以調(diào)整工作溫度的旁熱式氣敏傳感器并研究其氣敏性能。主要對(duì)丙酮?dú)怏w進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),SnO2:Sb納米線氣敏傳感器的靈敏度更高,而且響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都更短,兩種氣體傳感器在一個(gè)月之后表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。SnO2納米線本身具有較好的氣敏性能,而Sb摻雜后的SnO2納米線不僅可以提高SnO2納米線的靈敏度,同時(shí)可以縮減響應(yīng)時(shí)間,恢復(fù)時(shí)間。(4)基于ITO薄膜晶體管制備的生物傳感器及其在無標(biāo)記檢測(cè)H5N1禽流感病毒的應(yīng)用。在生物測(cè)試過程中,單根線晶體管的應(yīng)用遇到了一系列問題。為更好地進(jìn)行生物傳感測(cè)試,在玻璃基底上制備ITO薄膜晶體管,并修飾抗體,對(duì)滅活的禽流感H5N1病毒進(jìn)行測(cè)試。先將禽流感病毒H5N1的單克隆H5N1抗體通過(3-環(huán)氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷共價(jià)固定在ITO表面,當(dāng)禽流感H5N1的病毒與H5N1抗體結(jié)合,ITO表面載流子特性發(fā)生變化。轉(zhuǎn)移特性曲線的變化與所報(bào)道的n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管受到帶負(fù)電荷的禽流感病毒H5N1的影響一致。通過對(duì)照試驗(yàn)以及多次試驗(yàn)說明基于ITO薄膜晶體管的生物傳感器具有較高的特異性選擇,低檢測(cè)下限,好的穩(wěn)定性、重復(fù)性。
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【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;TN386

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2410431