掺杂与改性对氧化锌气敏材料的性能影响研究

发布时间：2023-09-28 22:18

　　金属氧化物半导体气敏传感器材料广泛应用于污染气体检测。但在低浓度气体检测时仍然会存在着灵敏度低,选择性差,最佳工作温度高及服役时间有限等问题。因此,合成敏感性能高、长寿命气敏材料,探索材料对气敏性能的影响机制,进而制备稳定性好的器件是现代半导体气体传感器的关键课题。本文对ZnO进行不同类型的掺杂与改性,制备出ZnO基气敏传感器材料,研究制备的不同材料的气敏性能,探索了传感器的应用等问题。主要内容和结果如下:(1)采用共沉淀法制备CdO-Mn-ZnO,Au-Ni-ZnO,用等离子体制备ZnO纳米棒。分别进行XRD,SEM,XPS等表征。得出Mn和Ni存在于ZnO晶格当中,导致不同程度的晶格畸变。CdO,Au及Zn属于晶格外掺杂,CdO和Au分别提高了材料的酸碱催化性能和表面活性,Zn则引入更多的晶体缺陷。(2)采用静态测试系统法测量传感器样品的气敏性能(包括灵敏度,选择性,响应回复时间)。结果表明1².2mol%Mn-ZnO(1-2.2MZO)和10mol%CdO-1mol%Mn-ZnO(10Cd1MZO)对分别对丙酮和乙醇有良好的选择性。Ni可提高对丙酮的气敏性能...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 氧化物半导体气敏传感器气敏机理研究进展
        1.2.1 化学反应方面材料气敏传感机理的研究
        1.2.2 材料结构方面材料气敏传感机理的研究
        1.2.3 电学性能方面气敏材料机理的研究
    1.3 氧化物半导体材料结构形貌研究进展
        1.3.1 纯氧化物半导体材料
        1.3.2 掺杂氧化物半导体材料
        1.3.3 氧化物-氧化物异质结半导体材料
        1.3.4 金属-氧化物肖特基结半导体材料
        1.3.5 复合氧化物半导体材料
        1.3.6 石墨烯基氧化物半导体材料
    1.4 本课题研究目的和内容
2 气敏材料制备和表征
    2.1 实验试剂和仪器
    2.2 ZnO基纳米材料的制备
        2.2.1 CdO-Mn-ZnO气敏材料的制备
        2.2.2 Au-Ni-ZnO气敏材料的制备
        2.2.3 ZnO纳米粉体采用 15kW高频等离子装置制备
    2.3 ZnO基纳米材料的表征
        2.3.1 CdO-Mn-ZnO气敏材料的表征
        2.3.2 Au-Ni-ZnO气敏材料的表征
        2.3.3 Zn-dope ZnO气敏材料的表征
    2.4 小结
3 气敏性能研究
    3.1 试验仪器和试剂
    3.2 WS-30A静态测试气敏系统
        3.2.1 组成及测试原理
        3.2.2 传感器器件的制备
        3.2.3 气体测量方法
    3.3 CdO-Mn-ZnO的气敏性能测试
    3.4 Au-Ni-ZnO的气敏性能测试
    3.5 Zn-ZnO的气敏性能测试
    3.6 小结
4 气敏传感器材料的应用
    4.1 场效应晶体管传感器
    4.2 乙醇-丙酮传感器阵列
    4.3 新型传感器报警电路的设计
    4.4 小结
5 结论
参考文献
致谢
附录 硕士研究生期间研究成果



本文编号：3848718