本文選題：薄膜元件　切入點：金屬氧化物　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著當前工業(yè)農(nóng)業(yè)、信息科學、環(huán)境檢測等技術的日益提高,氣敏元件應用范圍極廣。我們已經(jīng)不滿足于現(xiàn)有氣敏元件的綜合性能,需要通過改善工藝或研制新型材料提高其綜合性能以適應當前社會發(fā)展的巨大需求。目前流行于國內(nèi)外的TGS元件存在諸多不足,例如:氣敏層材料單一、只能進行手工操作,無法實現(xiàn)自動化集成化生產(chǎn)、靈敏度和功耗相對過高。這極大的限制對氣敏元件的探索,因此必須對現(xiàn)有氣敏元件技術進行改造。本論文研究目的在于為研制出響應時間快、長期穩(wěn)定性好、成品率高的新型成熟元件提供可行性方案。本文提出了薄膜氣敏元件光刻工藝的可行方案,并對助剝膜Al剝離劑方案和助剝膜ZnO剝離劑方案進行說明。詳細描述了濺射過程機理,發(fā)現(xiàn)了濺射過程的有效區(qū)。通過對濺射離子碰撞襯底結合能Eact的估算,解釋了 PAr*的存在和有關概念。并對金屬氧化物氣敏元器件的性能測試與結果分析。目的是為新一代氣敏元件提供使用參數(shù),同時為其他功能元件的研制提供參考。氣敏元件氣敏特性曲線說明兩項與元件性能相關內(nèi)容及元件的選擇性與最佳工作溫度;氣敏元件的厚度效應說明其靈敏度、響應時間與氣敏層厚度存在最佳關系;氣敏元件的氣敏特性與所測氣體濃度存有關系,及濃度越高氣敏特性越明顯;氣敏元件的摻雜量存在一個最優(yōu)值使得其靈敏度最高;氣敏元件的靈敏度雖隨濕度變化較大,但采用相對濕度時其變化較小;通過實驗測出氣敏元件的溫耗特性曲線,證明其與元件尺寸有關。測試結果證明新型薄膜元件各種性能均優(yōu)于目前的流行商品TGS元件,其未來發(fā)展具有很大潛力。
[Abstract]:With the increasing development of industry and agriculture, information science, environmental detection and other technologies, gas sensors are widely used. We are no longer satisfied with the comprehensive performance of existing gas sensors. It is necessary to improve its comprehensive performance by improving the process or developing new materials to meet the great needs of the current social development. At present, there are many shortcomings in TGS components at home and abroad. For example, the gas sensing layer material is single and can only be operated manually. It is impossible to realize automatic integrated production, and the sensitivity and power consumption are relatively high. This greatly limits the exploration of gas sensors, so it is necessary to reform the existing gas sensor technology. The purpose of this paper is to develop a fast response time for the development of gas sensors. In this paper, a feasible scheme for lithography of thin film gas sensing elements is presented, which has good long-term stability and high yield. The scheme of Al peeling agent and ZnO peeling agent are described. The sputtering mechanism is described in detail, and the effective region of sputtering process is found. The binding energy Eact of sputtering ion colliding substrate is estimated. The existence and related concepts of Par * are explained, and the performance test and result analysis of metal oxide gas sensing components are given. The purpose of this paper is to provide operational parameters for the new generation of gas sensors. At the same time, it provides a reference for the development of other functional components. The gas sensing characteristic curve of the gas sensor shows the content related to the performance of the element, the selectivity and the optimum working temperature of the element, the thickness effect of the gas sensor, and the sensitivity of the gas sensor. There is an optimum relationship between the response time and the thickness of the gas sensing layer, the gas sensitivity of the gas sensor is related to the measured gas concentration, and the higher the gas concentration is, the more obvious the gas sensitivity is, and the doping content of the gas sensor has an optimal value to make it the most sensitive. The sensitivity of the gas sensor varies greatly with the humidity, but the change is small when the relative humidity is used. The temperature consumption characteristic curve of the gas sensor is measured by experiments. It is proved that it is related to the size of the element. The test results show that the new type of thin film element has better performance than the current popular commercial TGS elements, and its future development has great potential.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 任玉芳;希土元素在氣敏半導體中的作用[J];傳感器技術;1984年S1期

2 李標榮;氣敏半導瓷及其敏感機理(下)[J];電子元件與材料;1991年02期

3 楊崇志，王力丁，李月，康昌鶴;用加熱絲直接測量氣敏電阻溫度[J];吉林大學自然科學學報;1994年02期

4 寇云起,閆麗華,劉敏杰,顧惠敏;氣敏技術進展和發(fā)展建議[J];黑龍江電子技術;1994年03期

5 劉文利，，李建明，呂紅浪，裘南畹;金屬氧化物半導體氣敏特性研究（Ⅰ）實驗研究（待續(xù)）[J];山東工業(yè)大學學報;1996年04期

6 田敬民,李守智;金屬氧化物半導體氣敏機理探析[J];西安理工大學學報;2002年02期

7 謝鋒;影響氣敏α-Fe_2O_3超細粒體粒度因素的研究[J];傳感器技術;1999年05期

8 趙瑪;吳占雷;韓周祥;魏劍英;張茹;;鈣鈦礦復合氧化物在氣敏方面的研究進展[J];鄭州輕工業(yè)學院學報(自然科學版);2010年02期

9 ;低電阻氣敏半導體元件[J];中國科學技術大學學報;1976年Z1期

10 程英芳;韓麗華;;氣敏半導體元件的改進[J];儀器制造;1983年02期

相關會議論文 前10條

1 ;《鄭州輕工業(yè)學院學報》(自然科學版)第15卷(2000年)總目錄[A];第六屆全國氣濕敏傳感器技術學術交流會論文集[C];2000年

2 翟佳麗;謝騰峰;王德軍;;CdS/ZnO復合材料光電氣敏性質(zhì)[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

3 陳向東;蔣亞東;吳志明;李丹;;復合物氣敏薄膜的優(yōu)化設計[A];第三屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1998年

4 張琦;董永貴;盛國俊;;一種光催化TiO2膜的阻抗特性及應用[A];2008中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集（Ⅰ）[C];2008年

5 周澤義;蓋良京;王德發(fā);;化學轉化柱法測定氣體中的微痕量水分的氣敏分析儀的研究[A];2004全國測控、計量與儀器儀表學術年會論文集（下冊）[C];2004年

6 劉海波;李雪梅;徐寶琨;李熙;趙慕愚;;納米晶α—Fe_2O_3材料氣敏性質(zhì)的研究[A];首屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];1992年

7 沈文鋒;趙巖;張彩碚;;噴墨打印次數(shù)對SnO_2氣敏薄膜性能的影響[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術學術交流會論文集[C];2004年

8 周爽;毛少瑜;謝兆雄;;錳酸釔及其摻雜物納米顆粒的合成與氣敏性質(zhì)研究[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

9 曹豐;李東旭;管自生;;聚苯胺用于氣敏傳感器件的研究[A];2007年全國博士生學術論壇（材料科學與工程學科）論文集[C];2007年

10 孫冉;李方方;蔣亞琪;謝兆雄;;氧化鋅在混合溶劑熱條件下的合成、表征和氣敏性質(zhì)測試[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

相關重要報紙文章 前1條

1 湖北 朱少華;金龍CPT8A型自動抽油煙機工作原理及故障檢修[N];電子報;2006年

相關博士學位論文 前10條

1 時長民;新型一氧化碳和二氧化碳敏感材料氣敏機制的研究[D];山東大學;2015年

2 高拓宇;金屬摻雜氧化鋅基乙炔氣體傳感器的檢測特性及氣敏機理研究[D];重慶大學;2015年

3 王優(yōu);鐵酸釹基微/納結構的可控制備及其性能研究[D];北京科技大學;2016年

4 徐苓娜;多維度典型形貌納米二氧化錫基烴類氣體傳感器的檢測特性研究[D];重慶大學;2016年

5 文震;金屬氧化物半導體納米材料氣敏傳感性能及其自驅(qū)動系統(tǒng)的研究[D];浙江大學;2016年

6 鄒愛玲;氧化鋅微米線酒精氣體傳感器研究[D];大連理工大學;2016年

7 張劍;NiO基納米復合材料缺陷和異質(zhì)界面結構調(diào)控及其室溫NO_2氣敏機理研究[D];華中科技大學;2016年

8 王小風;氧化物納米材料對CO_2及還原性氣體的氣敏性研究[D];山東大學;2014年

9 楊黎;金屬氧化物半導體多孔膜材料氣敏過程中的導電行為研究[D];華中科技大學;2013年

10 桂陽海;納米ZnO基氣敏元件制備及在易燃、易爆物檢測中的應用研究[D];華中科技大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉凱華;纖維素基氣敏導電復合材料的制備及其性能的研究[D];華南理工大學;2015年

2 施佳偉;一種液晶型酞菁鋅的NO_2氣敏性質(zhì)[D];山東大學;2015年

3 張潔;多元異質(zhì)結構復合材料的氣敏及熒光特性研究[D];蘇州大學;2015年

4 劉海燕;以Co_3O_4為基的異質(zhì)結構的制備及其氣敏性質(zhì)的研究[D];北京化工大學;2015年

5 聶美香;新型敏感材料的設計合成及其在環(huán)保方向的應用研究[D];北京化工大學;2015年

6 宋宛臻;氧化銅復合材料的設計合成及NO_X氣敏性研究[D];黑龍江大學;2015年

7 戚暨;苯胺原位聚合法制備氣敏織物及其氣體傳感性能研究[D];東北大學;2013年

8 李亞南;金屬氧化物溫變氣敏薄膜元件的研制[D];山東大學;2015年

9 陳秦川;本征及鉑摻雜銳鈦礦TiO_2檢測SF_6分解特征氣體氣敏機理研究[D];重慶大學;2015年

10 位子涵;ZnO微結構的合成、改性及其氣敏和光催化特性研究[D];太原理工大學;2016年

本文編號：1642871