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

【摘要】：隨著當(dāng)前工業(yè)農(nóng)業(yè)、信息科學(xué)、環(huán)境檢測(cè)等技術(shù)的日益提高,氣敏元件應(yīng)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(guò)改善工藝或研制新型材料提高其綜合性能以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的巨大需求。目前流行于國(guó)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(jìn)行手工操作,無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集成化生產(chǎn)、靈敏度和功耗相對(duì)過(guò)高。這極大的限制對(duì)氣敏元件的探索,因此必須對(duì)現(xiàn)有氣敏元件技術(shù)進(jìn)行改造。本論文研究目的在于為研制出響應(yīng)時(shí)間快、長(zhǎng)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(duì)助剝膜Al剝離劑方案和助剝膜ZnO剝離劑方案進(jìn)行說(shuō)明。詳細(xì)描述了濺射過(guò)程機(jī)理,發(fā)現(xiàn)了濺射過(guò)程的有效區(qū)。通過(guò)對(duì)濺射離子碰撞襯底結(jié)合能Eact的估算,解釋了 PAr*的存在和有關(guān)概念。并對(duì)金屬氧化物氣敏元器件的性能測(cè)試與結(jié)果分析。目的是為新一代氣敏元件提供使用參數(shù),同時(shí)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(shuō)明兩項(xiàng)與元件性能相關(guān)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(yīng)說(shuō)明其靈敏度、響應(yīng)時(shí)間與氣敏層厚度存在最佳關(guān)系;氣敏元件的氣敏特性與所測(cè)氣體濃度存有關(guān)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(gè)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(duì)濕度時(shí)其變化較小;通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出氣敏元件的溫耗特性曲線,證明其與元件尺寸有關(guān)。測(cè)試結(jié)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(lái)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(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：1642871