本文關(guān)鍵詞：石墨烯基金屬氧化物氣敏傳感器研究

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【摘要】：石墨烯是由sp2雜化的碳原子緊密排列構(gòu)成的二維六角結(jié)構(gòu)的單層石墨,具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能。其優(yōu)秀的電學(xué)性能和極大的比表面積使其在氣敏傳感器方面有著非常好的應(yīng)用前景。金屬氧化物半導(dǎo)體作為傳統(tǒng)的氣敏材料,近年來(lái)通過(guò)制備大比表面以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)和制備不同金屬氧化物復(fù)合材料,使其氣敏性有了很大提高。將石墨烯優(yōu)良的電學(xué)性能和金屬氧化物對(duì)氣體的敏感性相結(jié)合成為氣敏傳感器新的研究方向。通過(guò)LPCVD制備石墨烯。通過(guò)原子層沉積(ALD)在石墨烯上沉積不同厚度的ZnO。測(cè)試了0.5,1,3,5和10nm厚的ZnO石墨烯傳感器的氣敏性。常溫下,0.5nm厚的ZnO石墨烯對(duì)10ppm的甲醛響應(yīng)可達(dá)51.7%,是本征石墨烯的5倍,測(cè)試極限低至150ppb。200℃測(cè)試溫度下,3nm厚的ZnO石墨烯對(duì)10ppm的NO2的響應(yīng)可達(dá)21.5%,測(cè)試極限低至200ppb。同時(shí)還研究了不同測(cè)試溫度下傳感器響應(yīng)從p型到n型的極性轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。通過(guò)熱蒸發(fā)在石墨烯上沉積SnOx-Sn制備石墨烯基SnOx-Sn氣敏傳感器。研究了SnOx-Sn蒸發(fā)速率和膜厚、基底加熱時(shí)間和溫度以及氧氣流量對(duì)氣敏性的影響。得到了最佳的制備條件,在此條件下制備的傳感器對(duì)10ppm的NO2的響應(yīng)可達(dá)140%,測(cè)試極限低至200ppb。同時(shí)通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)等表征手段研究了石墨烯基SnOx-Sn氣敏傳感器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 金屬氧化物 氣敏傳感器 原子層沉積 熱蒸發(fā)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-32
• 1.1 引言9-10
• 1.2 石墨烯簡(jiǎn)介10
• 1.3 石墨烯的制備10-17
• 1.3.1 石墨烯的主要制備方法10-14
• 1.3.2 大面積石墨烯的制備方法14-16
• 1.3.3 本文采用的石墨烯制備方法16-17
• 1.4 石墨烯的轉(zhuǎn)移17-25
• 1.4.1 石墨烯的主要轉(zhuǎn)移方法17-24
• 1.4.2 本文采用的石墨烯轉(zhuǎn)移方法24-25
• 1.5 石墨烯基氣敏傳感器25-31
• 1.5.1 結(jié)構(gòu)型石墨烯氣敏傳感器26-27
• 1.5.2 功能化型石墨烯基氣敏傳感器27-31
• 1.6 本論文的研究思路31-32
• 第2章 石墨烯基ZnO氣敏傳感器的制備及其氣敏性研究32-45
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程34-35
• 2.2.1 石墨烯基ZnO氣敏傳感器的制備34
• 2.2.2 氣敏性的測(cè)試34-35
• 2.3 表征35-38
• 2.3.1 場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)35-36
• 2.3.2 X射線光電子能譜(XPS)36-37
• 2.3.3 拉曼光譜(Raman)37-38
• 2.4 結(jié)果與分析38-43
• 2.4.1 石墨烯基ZnO氣敏傳感器對(duì)甲醛的氣敏性研究38-39
• 2.4.2 石墨烯基ZnO氣敏傳感器對(duì)NO_2的氣敏性研究39-43
• 2.5 小結(jié)43-45
• 第3章 石墨烯基SnO_x-Sn氣敏傳感器的制備及其氣敏性研究45-65
• 3.1 引言45
• 3.2 SnO_x-Sn厚度和蒸發(fā)速率對(duì)氣敏性的影響45-51
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分46
• 3.2.2 表征46-50
• 3.2.3 結(jié)果與分析50-51
• 3.3 基底加熱時(shí)間對(duì)氣敏性的影響51-56
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分51-52
• 3.3.2 表征52-54
• 3.3.3 結(jié)果與分析54-56
• 3.4 基底加熱溫度對(duì)氣敏性的影響56-60
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)部分56
• 3.4.2 表征56-59
• 3.4.3 結(jié)果與分析59-60
• 3.5 氧氣流量對(duì)氣敏性的影響60-63
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)部分60
• 3.5.2 表征60-62
• 3.5.3 結(jié)果與分析62-63
• 3.6 小結(jié)63-65
• 第4章 總結(jié)與展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-73
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文73

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