微结构气敏传感器敏感薄膜制备方法的研究

随着微结构气敏传感器的出现 ,金属氧化物半导体薄膜因具有灵敏度高、热质量小、批量制备一致性好等特点受到日益广泛的重视。本文比较了在微结构气敏传感器中三种方法制备的SnO2 敏感薄膜的结构和气敏响应特性。结果表明 ,用液涎生长和热氧化技术制备的SnO2 薄膜灵敏度高、稳定性好 ,但这种方法与lift off技术不兼容 ;室温直流溅射Sn然后热氧化方法制备的SnO2 薄膜虽然能采用lift off技术成形 ,但由于膜中晶粒结构和Sn/O比不合适使得它的气敏响应特性很差 ;室温混合气氛 (Ar/O2 比为 8∶2 )下射频溅射SnO2 靶然后退火制备的SnO2 薄膜 ,不仅对有机分子十分灵敏 ,而且与微电子工艺相容。室温射频溅射是制备微结构气敏传感器敏感薄膜较理想的方法     

基于磁控溅射的金属氧化物气敏薄膜的研究进展

气体传感器的应用越来越广泛,对气敏材料的研究也越来越深入。磁控溅射法是生产气敏薄膜的一种主要方法,本文重点介绍了用磁控溅射法制备的几种金属氧化物薄膜(SnO2、WO3、ZnO、TiO2、In2O3和NiO等)的气敏性能及其研究进展,对其它薄膜做了简要概述,并提出了目前在气敏薄膜研究中存在的问题。     

气敏元件的技术改造—薄膜气敏元件的开发

简要叙述了气敏元件技术改造的情况,介绍了研制薄膜气敏元件的工艺流程和芯片结构以及我们已研制出的薄膜元件(SnO2,ZnO,Fe2O3,TiO2,ZnSnO3)的气敏特性和温耗特性。     

粉末溅射金属氧化物薄膜气敏元件

指出了薄膜元件能否实用化的关键在气敏层的稳定性;提出了粉末溅射和高能溅射是气敏层稳定性的保证。指出了能实用化的薄膜元件是否能生产还要有较高的成品率,这就要求对晶体管光刻工艺进行改造和发展。给出了SnO2/16%CeO2,ZnO/1%CeO2,Fe2 O3/2%CeO2,TiO2/2%CeO2,ZnSnO3（ ZnO +SnO2）元件的气敏特性。     

多孔SnO2薄膜的导电和气敏特性

用RGTO方法制备多孔、颗粒状SnO2薄膜；根据SEM观察结果建立简单导电模型，并验证其导电机制主要是晶界导电；研究纯SnO2薄膜及掺杂SnO2薄膜对CO，乙醇等气体的气敏特性。掺Pt的薄膜对CO有很好的气敏响应；选择合适工作温度，可提高灵敏度改善选择性，用此种方法制得的薄膜具有良好的长期稳定性、非常短的响应和恢复时间等特点。     

SnO_2气敏材料及其制备技术进展

为了解国内外SnO2气敏材料及其制备技术的研究进展,按照该材料的发展历程,对纳米粉体、纳米薄膜、纳米一维材料、介孔及多孔材料的制备技术及进展进行了详细的综述。结果认为,SnO2纳米粉体与纳米薄膜气敏材料的制备与使用仍是今后一段时间内重点发展对象;纳米一维材料与介孔、大孔材料等结构功能材料作为气敏材料方兴未艾,有很大的发展潜力和应用前景;新老制备技术的不断成熟及涌现将使SnO2纳米结构材料作为气敏材料而深入研究和广泛应用,结合掺杂等手段,将进一步推动SnO2气敏元件的高效微型、集成化、多功能、智能化发展。     

基于SnO2薄膜气体传感器的设计与制作（英文）

设计了一种带硅岛结构的基于SnO2薄膜材料的共面式气体传感器.利用有限元工具对传感器进行了稳态热分析,分析结果表明这种传感器在33.84 mW的功耗下最高温度达到400℃,气敏薄膜上温度分布均匀.详细阐述了传感器的制作过程,过程中总共使用4块掩模版用于光刻工艺.采用溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米薄膜作为传感器的气敏元件.对传感器进行了气敏测试,实验结果表明该传感器拥有良好的气敏性能,在300℃下对50×10-6到2 000×10-6氢气的灵敏度逐渐递增,反应时间可控制在10 s以内.     

纺丝法制备多级SnO2纳米纤维及其气敏特性研究

为了提高SnO2的气敏性能,以PVP为有机溶剂,采用静电纺丝法制备了多级结构的SnO2纳米纤维,利用XRD,SEM和TEM等技术对材料的结构、形貌进行了表征,并制备了SnO2旁热式气敏元件.采用静态气体测试系统对SnO2元件进行了气敏测试.在工作温度300℃时,对0.5~50 ppm甲醛进行了气敏测试.测试结果表明:SnO2气敏元件对甲醛气体具有优异的响应灵敏度,快速的响应及响应恢复特性、较好的选择性.采用静电纺丝制备的多级结构SnO2纳米纤维对甲醛表现出良好的气敏特性.     

稀土Dy掺杂纳米SnO_2薄膜的结构与气敏特性

采用真空蒸发法在玻璃衬底上制备稀土Dy掺杂Sn薄膜,对薄膜进行合适的氧化、热处理后获得Dy掺杂SnO2薄膜.用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、静态配气法对薄膜性能进行测试,研究不同掺Dy含量和热处理条件对SnO2薄膜的影响.结果显示,制备的SnO2薄膜呈金红石结构为n型;在相同热处理条件下,Dy掺杂可明显缩短薄膜氧化、热处理的时间;适当掺入稀土Dy可明显改善SnO2薄膜的结构、气敏特性.掺Dy 3at%后可大大提高SnO2薄膜对丙酮气体的灵敏度.     

纳米粒径RGTO SnO2薄膜的制备及气敏特性研究

针对RGTO SnO2薄膜颗粒粒径较大的问题，通过控制直流磁控溅射时的溅射气压，制备出了纳米粒径RGTO SnO2薄膜，用SEM表征了其形貌及粒径分布，研究了溅射气压对其形核及生长过程的影响，测试了薄膜对乙醇的气敏特性。研究结果表明，改变溅射气压能够有效控制RGTO SnO2薄膜的粒径，这种控制作用主要发生在形核阶段，是通过溅射气压对沉积速率的影响产生的；气敏测试结果证实了该纳米粒径敏感膜具有较高的灵敏度和较快的响应恢复特性。     

喷雾热分解法制备SnO2透明导电薄膜

利用压缩空气气雾化器,通过喷雾热分解法,以ＳｎＣｌ２．２Ｈ２Ｏ为原料,在载玻片上成功制备了ＳｎＯ２薄膜,在１１０℃到３６５℃间的不同沉积温度下进行镀膜,考察了沉积温度,沉积时间对ＳｎＯ２薄膜制备的影响,结果表明,在３２５℃的沉积温度下,薄膜已晶化,随着温度升高,喷雾时间增加,方块电阻降低３２５℃下的样品在可见光区透射率达８０％以上,近红外区透射率达９０％以上。     

Y_2O_3-SnO_2常温气敏薄膜的Sol-Gel制备及性能研究

以无机盐ＳｎＣｌ２·２Ｈ２Ｏ,Ｙ（ＮＯ３）３·６Ｈ２Ｏ为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶－凝胶工艺制备了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳｎＯ２薄膜．采用差热－失重分析研究了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳｎＯ２干凝胶粉末的热分解、晶化过程．研究了Ｙ２Ｏ３－ＳｎＯ２薄膜的电学和气敏性能．从实验中得到了Ｙ２Ｏ３掺杂份量对ＳｎＯ２薄膜电学及气敏性能的影响．实验表明Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳｎＯ２薄膜在常温下对ＮＯｘ具有较好的灵敏度和选择性,并具有较好的响应恢复性能;在常温下对Ｈ２Ｓ气体也具有一定的灵敏度．     

Effect of thickness on nanostructured SnO2 thin films by spray pyrolysis as highly sensitive H2S gas sensor

Nanostructured SnO2 thin films were prepared by spray pyrolysis technique onto glass substrates with different thickness by varying quantity of precursor solution. The structural, optical and electrical properties of these films have been studied. The crystallographic structure of the films was studied by X-ray diffraction (XRD). It is found that the films are tetragonal with (110) orientation. The grain size increases with thickness. Atomic Force Microscopy (AFM) showed that the nanocrystalline nature of the films with porous nature. The grain size increased 14 to 29 nm with increase in film thickness. The studies on the optical properties show that the direct band gap value decreases from 3.75 to 3.50 eV. The temperature dependence of the electrical conductivity was studied. The activation energies of the films are calculated from the conductance temperature characteristics. The nanostructured SnO2 thin films were used as sensing layers for resistive gas sensors. The dependence of gas sensing properties on the thickness of SnO2 thin films was investigated. The gas response of the SnO2 thin films towards the H2S gas was determined at an operating temperature of 150 degrees C. The sensitivity towards H2S gas is strongly depending on surface morphology of the SnO2 thin films.     

二氧化锡薄膜的电阻气敏和光透射率气敏性能

以无机盐为原料,采用新颖的溶胶－凝胶工艺制备了具有优良电阻－气敏性能的纳米晶二氧化锡薄膜,其在最佳工作温度２００℃对６００ｐｐｍＣＯ的灵敏度可达５００,响应时间和恢复时间分别为１３ｓ和２０ｓ,进一步研究了薄膜的光透射率－气敏性能,发现当通ＣＯ时,透射率下降,最佳工作温度与电阻－气敏性能一致,当提高薄膜的退火温度时,电阻－气敏和光透射率－气敏的灵敏度均下降,分析了产生这些现象的原因。     

新型SnO2/WO3双层薄膜NO2敏感性能研究

采用射频磁控反应溅射锡(Sn)靶和钨(W)靶的方法制备了SnO2/WO3双层薄膜材料,通过XRD和XPS实验研究了双层薄膜的物相结构和组份,结果表明,SnO2/WO3双层薄膜经过热处理后形成了SnWO4化合物.在此基础之上,制作了相应的NO2气体敏感薄膜传感器,研究了双层薄膜传感器的制备工艺参数及工作条件对传感器性能的影响,研究了传感器的敏感特性,包括灵敏度、选择性、响应恢复等特性.结果表明,传感器对NO2气体有较好的敏感性,对其他干扰气体不敏感.     

复合电沉积制备SnO2/TiO2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明:该薄膜由0.3~1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.     

ZnO/SnO_2,SnO_2/ZnO UPF复合膜的制备及气敏特性研究

用直流气体放电活化反应蒸发沉积技术在普通玻璃基片上制备了ZnO／SnO2及SnO2／ZnO超微粒子（UPF）双层复合薄膜。样品经扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪分析，结论为超微粒子的复合薄膜。同时提出了最佳制备工艺。气敏测试结果表明：ZnO／SnO2及SnO2／ZnOUPF复合膜较单层ZnO及SnO2UPF表现出优良的选择性，其灵敏度和最佳工作温度也得到相应的改善。     

ZnO薄膜气敏元件

通过在Al2O3衬底上粉末溅射ZnO做出了气敏特性和稳定性较好的ZnO薄膜气敏元件,实现ZnO薄膜的实用化,表明了ZnO是除SnO2外又一种新的气敏基材料.文中还对ZnO薄膜有关气敏特性和元件的气敏电流IG随酒气浓度C变化的规律进行了介绍.     

PECVD法制备的SnOx气敏膜的色变机理

有用ＰＥＶＣＤ法制备了非晶掺Ｓｎ有机膜，经过退火处理得到ＳｎＯｘ气敏膜，考察了退火过程和气敏响应过程的阻温特性和颜色变化的关系，研究了表面掺Ａｇ对ＳｎＯｘ元件电阻、     

SnO2气体传感器的复阻抗谱研究

本文研究了静电喷雾高温分解工艺制备的ＳｎＯ２薄膜气体传感器在不同温度与气氛条件下的复阻抗谱，根据等效电路模型与复阻抗谱的变化，分析了电导调制机构与气敏机理，基于气体在晶界与表面吸附效应提出了气体敏感的物理化学模型．