發(fā)布時(shí)間：2018-08-09 13:56

【摘要】：氧化鋅(ZnO)作為一種Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料,室溫下直接帶隙寬度為3.37eV,并具有較大的激子束縛能(60meV),在光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)ZnO還具備其他優(yōu)異的性質(zhì),比如化學(xué)及熱穩(wěn)定性較好、電子遷移率較高、光敏感性以及氣體敏感性較高等特點(diǎn),是迄今應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體敏感材料之一。目前,多種ZnO微納結(jié)構(gòu)氣敏器件被研制出來(lái),其中一維ZnO微米線器件因其較高的比表面積和表面活性等獨(dú)特的性質(zhì),成為氣敏領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。然而,通�；赯nO材料的氣敏傳感器存在著耗能較高,恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn),影響了其進(jìn)一步的推廣使用。本論文圍繞一維ZnO微米線的可控生長(zhǎng)、ZnO微米線氣體傳感器的制備、性能和氣敏機(jī)理分析等相關(guān)問(wèn)題,展開了一系列的研究工作,主要內(nèi)容包括以下幾部分：(1)通過(guò)調(diào)控實(shí)驗(yàn)參數(shù),利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長(zhǎng)表面光滑、線徑均勻可控、c軸取向性好的標(biāo)準(zhǔn)六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO微米線(ZnO HMW);利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)和光致發(fā)光譜(PL)等表征手段對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)、成分及發(fā)光特性等進(jìn)行測(cè)試分析。(2)將單根ZnO微米線固定在載玻片上制成酒精氣體傳感器件。通過(guò)測(cè)量電信號(hào),得到室溫下氣敏器件的傳感響應(yīng)、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間、重復(fù)性、靈敏度、穩(wěn)定性以及選擇性等重要?dú)饷魠?shù),并重點(diǎn)研究了ZnO微米線在室溫下的酒精氣敏反應(yīng)機(jī)理。(3)通過(guò)在反應(yīng)源中加大石墨粉末比例,利用CVD方法生長(zhǎng)出曲邊ZnO微米線(ZnOCMW),其橫截面為曲邊六邊形,線徑可控。分析表明,ZnO CMW是由反應(yīng)源中石墨粉比例增加,成核過(guò)快引起微米線徑向方向的非線性生長(zhǎng)導(dǎo)致的。由于ZnO CMW的比表面積比同樣線徑的Zn0 HMW的大,并且特殊的表面形貌使其載流子密度增大。這些變化使Zn0CMW氣敏器件在傳感響應(yīng)、響應(yīng)時(shí)間等酒精傳感性能方面都有相應(yīng)提高。(4)利用離子濺射法對(duì)制備的Zn0微米線進(jìn)行Au納米粒子修飾,得到表面改性的Au/ZnO微米線(Au/ZnO MW)。改性后的Au/ZnO微米線的酒精氣敏性能得到了全面改善,尤其是在恢復(fù)時(shí)間以及靈敏度方面有著較大的提高,可以快速測(cè)量低濃度酒精氣體,在酒精快速檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。分析表明,通過(guò)自然光照射,Au納米粒子在Zn0微米線表面產(chǎn)生等離子共振效應(yīng),提高了Zn0微米線的電導(dǎo)率。并且Au納米粒子作為活性中心,能夠加速H原子反溢流速度,加快酒精分子的解吸附過(guò)程。同時(shí)Au納米粒子層會(huì)降低Zn0微米線的表面光滑程度,從而也有利于提高器件的氣敏性能。
[Abstract]:As a kind of 鈪，

本文編號(hào)：2174285