金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器材料廣泛應(yīng)用于污染氣體檢測。但在低濃度氣體檢測時仍然會存在著靈敏度低,選擇性差,最佳工作溫度高及服役時間有限等問題。因此,合成敏感性能高、長壽命氣敏材料,探索材料對氣敏性能的影響機制,進而制備穩(wěn)定性好的器件是現(xiàn)代半導(dǎo)體氣體傳感器的關(guān)鍵課題。本文對ZnO進行不同類型的摻雜與改性,制備出ZnO基氣敏傳感器材料,研究制備的不同材料的氣敏性能,探索了傳感器的應(yīng)用等問題。主要內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)采用共沉淀法制備CdO-Mn-ZnO,Au-Ni-ZnO,用等離子體制備ZnO納米棒。分別進行XRD,SEM,XPS等表征。得出Mn和Ni存在于ZnO晶格當(dāng)中,導(dǎo)致不同程度的晶格畸變。CdO,Au及Zn屬于晶格外摻雜,CdO和Au分別提高了材料的酸堿催化性能和表面活性,Zn則引入更多的晶體缺陷。(2)采用靜態(tài)測試系統(tǒng)法測量傳感器樣品的氣敏性能(包括靈敏度,選擇性,響應(yīng)回復(fù)時間)。結(jié)果表明1².2mol%Mn-ZnO(1-2.2MZO)和10mol%CdO-1mol%Mn-ZnO(10Cd1MZO)對分別對丙酮和乙醇有良好的選擇性。Ni可提高對丙酮的氣敏性能...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器氣敏機理研究進展
        1.2.1 化學(xué)反應(yīng)方面材料氣敏傳感機理的研究
        1.2.2 材料結(jié)構(gòu)方面材料氣敏傳感機理的研究
        1.2.3 電學(xué)性能方面氣敏材料機理的研究
    1.3 氧化物半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)形貌研究進展
        1.3.1 純氧化物半導(dǎo)體材料
        1.3.2 摻雜氧化物半導(dǎo)體材料
        1.3.3 氧化物-氧化物異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料
        1.3.4 金屬-氧化物肖特基結(jié)半導(dǎo)體材料
        1.3.5 復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料
        1.3.6 石墨烯基氧化物半導(dǎo)體材料
    1.4 本課題研究目的和內(nèi)容
2 氣敏材料制備和表征
    2.1 實驗試劑和儀器
    2.2 ZnO基納米材料的制備
        2.2.1 CdO-Mn-ZnO氣敏材料的制備
        2.2.2 Au-Ni-ZnO氣敏材料的制備
        2.2.3 ZnO納米粉體采用 15kW高頻等離子裝置制備
    2.3 ZnO基納米材料的表征
        2.3.1 CdO-Mn-ZnO氣敏材料的表征
        2.3.2 Au-Ni-ZnO氣敏材料的表征
        2.3.3 Zn-dope ZnO氣敏材料的表征
    2.4 小結(jié)
3 氣敏性能研究
    3.1 試驗儀器和試劑
    3.2 WS-30A靜態(tài)測試氣敏系統(tǒng)
        3.2.1 組成及測試原理
        3.2.2 傳感器器件的制備
        3.2.3 氣體測量方法
    3.3 CdO-Mn-ZnO的氣敏性能測試
    3.4 Au-Ni-ZnO的氣敏性能測試
    3.5 Zn-ZnO的氣敏性能測試
    3.6 小結(jié)
4 氣敏傳感器材料的應(yīng)用
    4.1 場效應(yīng)晶體管傳感器
    4.2 乙醇-丙酮傳感器陣列
    4.3 新型傳感器報警電路的設(shè)計
    4.4 小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄 碩士研究生期間研究成果



本文編號：3848718