Sb∶SnO2/SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶 凝胶 (sol gel)工艺制备了Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜。通过原子力显微镜 (AFM )观察了薄膜样品的表面形貌 ,利用紫外 可见光谱 ,p 偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明 ,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸 (～ 35nm)的大小 ,比表面积大 ,孔隙率高 ;薄膜的透光率高 ,可见光波段近 95 % ;其光学禁带宽度约 3 6 7eV。因此Sb∶SnO2 /SiO2 纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3 H8,C2 H5OH及NH3气敏特性的测试表明 ,Sb掺杂大大提高了SnO2 薄膜对C2 H5OH的灵敏度 ,纳米Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2 薄膜及Sb掺杂的SnO2 薄膜     

Sb掺杂SnO2/SiO2纳米光学气敏薄膜的制备及其性质

采用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb掺杂SnO2/SiO2复合膜。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外谱(FT-IR)及原子力显微镜(AFM)表征了薄膜样品的物相结构与表面形貌,利用紫外-可见光谱研究了复合薄膜光学特性．利用p-偏振光双面反射法对薄膜的气敏特性进行了测试。实验结果表明,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小．比表面积大,孔隙率高;薄膜的透光率高,可见光波段近95％;纳米Sb：SnO2：SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。     

磁控反应溅射SnO2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜。探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理。对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150~400nm为宜,一般膜厚在250nm时较为敏感。在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3min缩短到0.5s以下。     

超微粒SnO2薄膜元件气敏特性研究

用射频磁控反应溅射法在Si基片上沉积SnO2超微粒薄膜,借集成电路技术制成气敏元件,并用RQ—1型气敏特性测试仪在动态配气系统中测试其气敏特性。结果表明:烧结体SnO2元件的气敏效应出现在300℃以上,而该元件的气敏效应则出现在90℃以下,有利于降低功耗;在80~90℃时,该元件对H2的灵敏度比C2H5OH和CH4高出2~3个数量级,对CO和LPG几乎不敏感。因此可用作在低温条件下工作的薄膜化、集成化、高性能的H2传感器。     

掺杂纳米SnO2气敏传感器的研究进展

介绍了半导体气敏传感器的发展历史和掺杂纳米SnO2气敏传感器的特性与应用；详细分析了掺杂金属单质、金属氧化物和稀土元素对SnO2气敏性的影响，通过掺杂可以显著改善其对特定气体的灵敏度、稳定性和选择性等参数；利用元件表面的氧吸附理论分析掺杂纳米SnO2的气敏机理；展望了SnO2气敏传感器的发展前景。     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

掺Sm2O3的SnO2纳米粉体对C2H2气敏特性的研究

用化学沉淀法制备了SnO2纳米材料,利用XRD和SEM对合成产物进行了表征.采用旁热式结构制成了以SnO2为基体材料,掺杂Sm2O3的气体传感器.通过元件对C2H2气敏特性的测试表明:Sm2O3的掺杂可以明显地提高SnO2气敏材料对C2H2气体的灵敏度,当工作温度为180℃,C2H2浓度为1000ppm时,元件的灵敏度为64,响应恢复时间分别为3和20s.讨论了不同相对湿度对元件气敏特性的影响.     

掺杂改善SnO2甲醛气敏元件灵敏度特性的研究

用纳米SnO2制作了旁热式气敏元件。用掺杂方法提高SnO2甲醛气敏元件的灵敏度，掺杂剂包括Pd，Sb，Ti，Zr，Cu，Ag，Mn等。在SnO2气敏元件中分别掺杂质量分数2%Pd和2%Zr对提高元件灵敏度有显著效果。未掺杂SnO2、掺杂质量分数2%Pd和2%Zr的气敏元件对体积分数为5×10^-5甲醛的灵敏度分别为1.33，2.38，2.08，但是掺杂在改善元件对乙醇的选择性方面作用不大。分析了掺杂改善SnO2气敏元件灵敏度的原理，当SnO2表面吸附还原性气体时，吸附气体提供电子，使半导体表层的导电电子数增加，引起电导率增加、电阻下降。吸附气体浓度越高，电阻率变化越大，元件灵敏度越大。     

Cu/Sb掺杂SnO_2纳米晶薄膜的H_2S气敏特性

以SnCl2·2H2O、CuCl2·2H2O、SbCl3和无水乙醇为原料,采用sol-gel浸渍提拉法(sol-geldip-coatingmethod,SGDC)制备了纳米晶气敏薄膜。在多个工作温度和气体浓度下测试了薄膜对H2S的气敏特性。结果表明:r(Cu:Sb:Sn)为1:5:100,工作温度为140℃时,薄膜对H2S有很好的灵敏度和选择性,敏感浓度下限可达0.7×10–6。     

掺杂纳米SnO2气敏传感器的研究进展

介绍了半导体气敏传感器的发展历史和掺杂纳米SnO2气敏传感器的特性与应用;详细分析了掺杂金属单质、金属氧化物和稀土元素对SnO2气敏性的影响,通过掺杂可以显著改善其对特定气体的灵敏度、稳定性和选择性等参数;利用元件表面的氧吸附理论分析掺杂纳米SnO2的气敏机理;展望了SnO2气敏传感器的发展前景.     

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。     

掺杂改善SnO_2甲醛气敏元件灵敏度特性的研究

用纳米SnO2制作了旁热式气敏元件。用掺杂方法提高SnO2甲醛气敏元件的灵敏度,掺杂剂包括Pd,Sb,Ti,Zr,Cu,Ag,Mn等。在SnO2气敏元件中分别掺杂质量分数2%Pd和2%Zr对提高元件灵敏度有显著效果。未掺杂SnO2、掺杂质量分数2%Pd和2%Zr的气敏元件对体积分数为5×10-5甲醛的灵敏度分别为1.33,2.38,2.08,但是掺杂在改善元件对乙醇的选择性方面作用不大。分析了掺杂改善SnO2气敏元件灵敏度的原理,当SnO2表面吸附还原性气体时,吸附气体提供电子,使半导体表层的导电电子数增加,引起电导率增加、电阻下降。吸附气体浓度越高,电阻率变化越大,元件灵敏度越大。     

La_2O_3-SnO_2材料乙醇气敏性能与催化活性间关系

通过测量La2O3-SnO2的气敏性能和催化活性,考察了La2O3对SnO2气敏性能和催化性能的影响,同时讨论了该材料对甲烷(CH4)和乙醇(C2H5OH)的灵敏度与其催化氧化反应间的关系。结果表明:300℃时,掺杂w(La2O3)为3%时,可使乙醇的转化率从84.5%提高到100%,对体积分数为1×10-4的乙醇的灵敏度由11.06提高到53.22。说明目标气体的反应活性越高,其灵敏度也越高。掺杂La2O3提高乙醇气体的灵敏度的原因是因为增加了SnO2表面乙醇反应中的耗氧率。     

SnO_2纳米晶薄膜栅FET式气敏元件的研制

利用溶胶 凝胶法合成出纳米晶SnO2 薄膜 ,该薄膜可以利用化学腐蚀方法光刻腐蚀 ,因此采用传统硅平面工艺可以制作出纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件 ,实现了制备纳米晶材料的溶胶 -凝胶工艺与硅平面工艺的兼容。对器件的测试结果表明 ,纳米晶SnO2 薄膜栅FET式气敏元件可以在常温下工作 ,元件的漏电流在乙醇气体中减小 ,掺杂镧以后 ,漏电流变化幅度增大     

四针状ZnO晶须(T-ZnO)的掺杂及其气敏特性研究

采用高温固溶工艺制备了Al3+,Fe3+和Ag+掺杂的T-ZnO气敏材料,并制作了烧结型厚膜气敏元件,测试了元件对H2S,NH3,C2H5OH和H2的敏感特性,研究了掺杂剂、掺杂工艺和材料形貌结构对T-ZnO材料气敏特性的影响规律。结果显示,T-ZnO材料对H2S和C2H5OH气体灵敏度较高,对H2和NH3等气体灵敏度较差;经过H2气氛热处理,掺物质的量百分数为0.1%Al3+的T-ZnO对气体表现出很高的灵敏度,在268.5℃时,对体积分数为10-4的H2S的灵敏度达160;同时,Al3+掺杂工艺改善了材料对H2S和C2H5OH的恢复-响应特性。在Fe3+掺杂ZnO样品中,出现第二相(ZnFe2O4)可以提高对气体的灵敏度。     

CuO掺杂纳米SnO_2的气敏性能研究

采用柠檬酸溶解–热解法制备纳米SnO2,并对其进行由不同Cu源制备的CuO粉体机械混合掺杂,进而对掺杂氧化物进行XRD表征,采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:少量的CuO机械混合可掺入纳米SnO2粉体的晶格中,以CuSO4为原料制备的CuO掺杂,可有效提高SnO2粉体对H2S气体的气敏性能,且以5%CuO掺杂量(质量分数)在120℃时,对0.0005%H2S的气敏性能最好,灵敏度可以达到4545。     

纳米晶SnO2薄膜的结晶特性

采用磁控溅射技术，使用混合气体Ar和O2，在衬底温度为150-400℃的耐热玻璃基片上制备了纳米晶SnO2：Sb透明导电薄膜，通过测定X射线衍射谱，表明薄膜择优取向为[110]和[211]方向，测量了SnO2：Sb薄膜的结晶特性随衬底温度变化以及纳米晶SnO2薄膜FE—SEM表面及断面形貌。     

掺TiO2的ZnO薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si(111)基片及陶瓷基片上制备掺有TiO2的ZnO薄膜,并进行500℃、700℃退火处理,对掺杂前后ZnO薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性.500℃退火后,各掺杂样品对有机气体有较高的灵敏度,随着掺杂时间延长,气敏特性提高.700℃退火后,2 min掺杂的样品对乙醇有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右.而其他掺杂量的样品对乙醇气体灵敏度低,随着掺杂时间延长,气敏特性降低.     

液相生长热氧化法制备SnO_2气体敏感薄膜

在不同的热氧化温度下,用液相生长热氧化法(RGTO)制备了SnO2薄膜。探讨了热氧化温度对SnO2薄膜结构和成分的影响,并进一步研究了不同热氧化温度下制备的SnO2薄膜的气敏性能。测试结果表明:260℃工作温度下,600℃热氧化制备的SnO2薄膜气敏元件,对氢气的灵敏度最佳。在100～1 000 mg.kg–1的氢气浓度范围内,灵敏度由47递增至70。     

紫外光照下金属氧化物薄膜气敏特性研究进展

介绍了近期文献中对紫外光照下半导体金属氧化物薄膜气敏特性的研究结果:紫外光照引起SnO2,In2O3,ZnO薄膜电导显著增大;提高室温下薄膜对CO,NO2气体检测的灵敏度,减少响应和恢复时间;介绍了一种对紫外光增强气敏机制的物理模型分析方法。最后讨论了当前存在的难点问题(室温下气体检测的灵敏度不高及使用紫外光源不便)及未来研究方向(借改变薄膜的制备方法、工艺条件、优化金属氧化物薄膜的结构;通过掺杂复合改变薄膜的成分以及寻找禁带宽度窄的半导体材料等)。