NO2氣體是影響空氣質(zhì)量的重要污染物之一,研發(fā)高響應(yīng)、低成本、易維護(hù)的NO2半導(dǎo)體氣體傳感器尤為必要,其中,ZnO是具有較好應(yīng)用前景的NO2半導(dǎo)體氣敏材料。目前,半導(dǎo)體氣體傳感器的重要研究方向之一是降低工作溫度,室溫為最佳。利用紫外光激發(fā)可以有效地將ZnO的工作溫度降低到室溫。然而,紫外光需要定制光源,還會(huì)使傳感器裝置中高分子部件發(fā)生老化,甚至?xí)鹉繕?biāo)氣體發(fā)生分解或化合反應(yīng),有一定的使用局限性,所以研發(fā)可見(jiàn)光激發(fā)型ZnO室溫N02氣體傳感器更有實(shí)際應(yīng)用前景。本文面向研發(fā)高性能可見(jiàn)光激發(fā)型ZnO室溫NO2氣體傳感器的需求,立足ZnO可見(jiàn)光吸收能力差、電子濃度低和室溫N02吸附活性有限這三個(gè)核心問(wèn)題,通過(guò)氧缺陷自摻雜手段拓寬了 ZnO可見(jiàn)光吸收范圍,增大其電子濃度,改善其N(xiāo)O2吸附活性,進(jìn)而顯著提高其室溫N02氣敏性能。分別采用紫外可見(jiàn)吸收光譜（UV-Vis）、基準(zhǔn)電阻測(cè)量和室溫N02氣敏性能測(cè)試研究了 ZnO可見(jiàn)光吸收能力、電子濃度和NO2吸附活性隨氧缺陷濃度的變化規(guī)律,并結(jié)合第一性原理計(jì)算（DFT）從吸附能以及電子轉(zhuǎn)移的角度分析了氧缺陷濃度與氣敏性能增強(qiáng)的內(nèi)在聯(lián)系,建立了可見(jiàn)光激發(fā)型... 

【文章來(lái)源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２．光激發(fā)半導(dǎo)體氣體傳感器的研究匯總??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ－ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｇａｓ?ｓｅｎｓｏｒｓ??

而ＣｄＳ的修飾將ＣｄＳ＠ＺｎＯ復(fù)合物的吸光范圍拓展到了?４００?ｎｍ附近的可，可見(jiàn)光照射下，ＣｄＳ＠ＺｎＯ復(fù)合物表現(xiàn)出了優(yōu)異的室溫甲醛氣敏響應(yīng)，增敏效ＣｄＳ／ＺｎＯ的質(zhì)量比，質(zhì)量比為０．１：１的ＣｄＳ／ＺｎＯ甲醛氣敏性能最佳，進(jìn)一步增大Ｃ則會(huì)明顯降低傳感器的響應(yīng)，ＣｄＳ含量的增加一方面會(huì)增大載流子濃度，另一方�。冢睿系挠行怏w吸附面枳。Ｈｏｆｆｍａｎｎ等人［４７］在Ｓｉ基材上制備了?ＣｄＳ＠ＺｎＯ并在太陽(yáng)光照射下用其檢測(cè)了氧化性和還原性氣體，雖然這種傳感器是基于電壓，和電阻變化不同，但其氣敏機(jī)理和表面耗盡層模型一致，可見(jiàn)光照射下，ＣｄＳ＠烷的選擇性要明顯優(yōu)于純ＺｎＯ，增敏原因主要是光生電子濃度的增大。??．２．２第二相修飾結(jié)構(gòu)??第二相修飾結(jié)構(gòu)，即采用的兩個(gè)組分含量不同，含量多的氧化物為主體，含量較同形貌修飾在主體上，主要包括一維納米結(jié)構(gòu)、分級(jí)納米結(jié)構(gòu)和量子點(diǎn)敏化等形由溶劑熱合成法、沉淀法等制備而成。??）?一維納米結(jié)構(gòu)??

從ＵＶ區(qū)域（小于３７５?ｎｍ）擴(kuò)展到了可見(jiàn)光域（略小于５５０?ｎｍ），氣敏測(cè)試表明ＺｎＯ在??室溫下對(duì)ＮＯ２幾乎沒(méi)有響應(yīng)，而Ｎ７１９染料敏化的ＺｎＯ對(duì)丨．２５－丨０ｐｐｍＮＯ２表現(xiàn)出了明顯??的室溫氣敏響應(yīng)（如圖１－５），染料敏化后ＺｎＯ傳感器的氣敏性能大幅提高了。??（ａ）?｜?（ｂ）?｜〇１［???Ｉ２０???ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?＾??－－－?－?ａ－ＺｎＣ）?？??？?１???ｊ?＾?—ｄｙｅｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄａ－ＺｎＱ?＾?一??７?ｏ?，〇＜．?Ｉ?？？?Ｘ?Ｉ??＾?ｕ?：?＼?＊??ＮＯ，?ｃｏｎｃｅｎｌｒａｔｉｏｎ?．?＾??〒?＼?．．．?Ｃ?〇０?？?４?？?Ｉ?ｌ？??？２?．？?§?的賊一％／＼?－?１０?．吾??１?ｒ?＼?�。�??＼?□?：?＿?？?ｉ?！?ｙ．??？?１?．?？??？?￣?？?？?ｉ?１?■??＊、、、?ｉｉ?ｉ?ｉ?？?１??－?＾?＿?；?；?＿?；．?；；??３５０?４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０?８００?，〇?〇?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??圖１－５．?（ａ）?ＵＶ－Ｖｉｓ吸收光譜；（ｂ）?Ｎ〇２氣敏響應(yīng)［５８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?（ａ）?ＵＶ－Ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ；?（ｂ）?Ｎ〇２?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ［５８］??１．４氧缺陷自摻雜??１．４．１氧缺陷對(duì)吸附活性的影響??除了構(gòu)建特殊納米形貌和材料改性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Design and fabrication of 1-D semiconductor nanomaterials for high-performance photovoltaics[J]. Ning Han,Zaixing Yang,Lifan Shen,Hao Lin,Ying Wang,Edwin Y.B.Pun,Yunfa Chen,Johnny C.Ho.  Science Bulletin. 2016(05)
[2]Zinc Oxide Nanostructures for NO2 Gas–Sensor Applications:A Review[J]. Rajesh Kumar,O.Al-Dossary,Girish Kumar,Ahmad Umar.  Nano-Micro Letters. 2015(02)



本文編號(hào)：3007016