隨著社會的飛速發(fā)展,環(huán)境污染問題日益嚴重,其中空氣質量問題尤為突出,并對人們的健康生活構成了威脅。金屬氧化物半導體氣體傳感器具有制作簡單、成本低廉、使用方便、靈敏度高、可集成至電子產品中等優(yōu)點,使其在環(huán)境監(jiān)測、公共安全和航空航天等領域得到了廣泛應用。然而,目前的金屬氧化物半導體氣體傳感器仍存在響應/恢復時間較長、選擇性、穩(wěn)定性較差以及工作溫度較高等問題,此外,目前主要使用“試錯法”來篩選特定的氣體敏感材料和傳感器,這一過程不僅增加了實驗成本而且延長了設計周期,以上問題嚴重阻礙了氣體傳感器的工業(yè)化應用。因此,通過揭示金屬氧化物半導體氣敏材料的傳感機制,理解出現這些問題的原因并提出對應的解決方法,達到精準設計氣體傳感器的目的,這是未來的發(fā)展趨勢。密度泛函理論（DFT）計算可以從理論上描述氣體分子在金屬氧化物半導體氣敏材料表面的吸附-脫附過程、電子轉移現象以及氧化還原過程中可能存在的中間體,這些都對傳感機理的深入理解至關重要。因此,通過引入DFT計算,結合具體實驗,有望揭示傳感機理,為未來氣體傳感器的設計奠定了基礎。然而,目前在氣體傳感器研究領域,DFT計算與實驗相結合的氣敏機理研究方法還較... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１幾種ＰＶＤ法

???＾?＇－?－Ｇｒｏｕｎｄ?Ｃ：ＺＴ?＇?．．ＬＨＥ?ＭＨ｜??ｉ〇ｎ?ｎ？ｘ－?ｔｌｔｉｔｉｔｉｔ：＾?ｓｈ，＂ｗ＿－?■■??－＂？?？?？?？?？?１?Ｃ．Ｍｈｎｄｐ?ｄｉｒｋ?－?■■■ｉ??Ｓｊｊｕｕｔ－ｒｅｄ?—?．?｛?Ｕ痛ｔｔ??ｎ＇Ｌ＾－?Ｈ＿ｐｋＨ＜、ａＪＴ，?Ｅｖａｐ＾?＾ｉ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｚ＊?，?■?＾Ｖａｃｕｕｍ?隱?ｃｕｍ＞Ｍ．．．?１．?＾??Ｃｈａ—ｒ?二一?ｉｍｉ＾ｉ??ｐｕｍｐｓ?－ｆ?Ｉ??圖１．１幾種ＰＶＤ法。（ａ）真空蒸鍍；（ｂ）酣；（ｃ）離子鍍［Ｍ］。??化學氣相沉積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｖａｐｏｒ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，?ＣＶＤ）是利用氣態(tài)的源物質，經??化學反應，使源物質中的成分分解，經沉積到基底表面后形成薄膜的過程。圖１．２??為利用ＣＶＤ法合成了大小均一、高質量的ＺｎＯ納米線［ｗ］。目前，ＣＶＤ法可用??來合成高純度、高性能的碳納米管、氮化碳、金屬氧化物等材料。其特點是操作??簡單、產物分散性好、大小均一、純度高且易控制。??（ａ）?Ｆｕｒｎａｃｅ?Ｑｕａｒｔｚ??Ａｒ／０２?Ｉ?Ｐｕｍ＿??＊ＭＩ１＾?■＇?？??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ＊??ｔｏｎｉｃ?Ｌｉｑｕｉｄ?Ｄｒｏｐｌｅｔ?（Ｚｎ〇／Ｃ）?Ｉ?５?ＭＩＴｌ?Ｂ?３００?ｎｍ?Ｉ????ｉＪＳＢＳＢＢＢＪＬａＨＨＨａＬｆ??圖１．?２利用ＣＶＤ法制備的ＺｎＯ納米線。（ａ）合成示意圖；（ｂ）?ＺｎＯ的ＳＥＭ圖［３９］。??分子束外延（Ｍｏｌｅｃｕ丨ａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ，ＭＢＥ）是在超真空條件下，將裝有各??組分的爐子經加熱后揮發(fā)，經小孔準直后形

?第一章緒論???（ａ）??ｆ?＾??Ｉ?ｊ?Ｈｅａｔｅｒ?ｐ??ｔｏｎ?ｇａｕｇｅ?Ｉ?■?§；?ｓｔａｇｅ?■■■■■ｂ??ｒ－???．；：￡：?Ｊ＃??ｒｇａ？ＳＢ［Ｅ?：；．?■?Ｊ??ｂｕｆｃｂｌｅｆ??１ｖ?ＢＳ＠ＢＱ９Ｈ??■＿＿＿＿ｉ??圖１．３?（ａ）?ＭＢＥ方法示意圖；（ｂ）利用ＭＢＥ方法在ＬＳＡＴ?（００１）襯底上生長ＢａＳｎ０３薄膜??［４０］??ｅ??脈沖激光沉積（Ｐｕｌｓｅｄ?Ｌａｓｅｒ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，?ＰＬＤ）是利用高能量激光對靶材進??行燒蝕，通過它們之間的相互作用，在形成等離子羽狀物后沉積在襯底上的過程。??其特點是沉積速率較快、周期短、組分可控等。如圖１．４所示，利用ＰＬＤ法可獲??得穩(wěn)定、高密度功能薄膜｜４１１。ＰＬＤ作為一種新生的沉積技術，將在半導體、超晶??格、超導、量子點材料制備上發(fā)揮著重要作用。??０?２?４＾８??圖１．４利用ＰＬＤ法制備穩(wěn)定、髙密度的ＮｉＯ／ＣｕＢｉＡ薄膜Ｍ１］。??１．２．?２．?２液相法??液相法是指，金屬鹽類在均相溶液中，經一定條件或操作，使金屬離子沉淀??或結晶的過程。常見的液相法包括：水熱／溶劑熱法、沉淀法、溶膠－凝膠法和微??乳液法等。??水熱／溶劑熱法是用水或有機溶劑作為反應過程中的溶劑，在密閉的高壓反??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于半導體金屬氧化物的惡臭傳感器構筑與性能研究[D]. 劉波.中國科學技術大學 2019



本文編號：3291008