二氧化锡基气敏材料研究进展

在众多可应用于气敏传感器的金属氧化物材料中,SnO_2半导体是应用范围最为广泛的金属氧化物之一。现今对于SnO_2基气敏材料的性能改良主要通过两种手段:一是掺杂法,通过与不同的材料复合,制备复合金属氧化物;二是SnO_2纳米材料的制备,控制制备不同形貌的纳米材料。总结了SnO_2纳米材料的制备方法,以及不同材料掺杂形成的SnO_2基气敏材料,详细描述了各种复合材料的制备方法、形貌特点和气敏性能,并展望了未来SnO_2气敏材料的发展方向。     

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Ｓｎ２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     

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     

掺Pd二氧化锡薄膜结构表征

利用Ｘ射线光电子谱、扫描俄歇微探针，Ｘ射线衍射和差热－热重等多种分析技术，对由溶胶凝胶法制备的Ｐｄ－ＳｎＯ２薄膜试样的结构作了综合表征，系统地研究了热处理过程中度样结构及试样中Ｐｄ和Ｓｎ元素化学状态的变化规律。     

Sol—Gel法制备ZrO2—SnO2薄膜的常温气敏机理

根据Ｓｏｌ－Ｇｅｌ工艺制备的ＺｒＯ２－ＳｎＯ２薄膜的气敏性能数据，提出了常温下ＳｎＯ２（ＺｒＯ２）薄膜对Ｈ２Ｓ的气敏机理模型。根据此模型所得定量分析结果与实验结果一致。     

SnO2光敏,气敏元件的性能研究

报道了用常压蒸发法制备的ＳｎＯ２薄膜的光敏性能和用烧结法制备的圆珠状气敏元件的气敏性能。初步探讨了其结构与机理。指出进行集光敏、气敏全一体的传感器的研究。     

薄膜气敏材料的性能和研制薄膜气敏元件的工艺探索

给出了薄膜气敏材料性能的测试结果：存在最佳灵敏度膜厚l *（ l *≈1500?）;动态特性;膜越薄响应越快;存在最佳掺杂（ CeO2）量x%,x的取值范围为5~15。提出了复合绝缘膜Si/SiO2/Al2 O3衬底;提出了研制薄膜的粉末溅射;给出了研制电导气敏薄膜元件的工艺流程,并对各工艺进行了必要的说明。     

Fe3+对钛酸锶稀薄燃烧氧敏薄膜电阻的影响

利用溶胶-凝胶的方法制备钛酸锶氧敏薄膜，掺杂不同含量的铁离子，并测试了不同氧分压、温度下薄膜的电阻。发现铁离子的含量在20mol％～25mol％之间时，掺杂对钛酸锶电阻的降低有明显的影响，含铁在20％和25％的钛酸锶在600～800℃之间电阻的变化趋近为零，铁的含量大于25％或小于20％薄膜没有出现这种现象。     

CdO／SnO2双层薄膜的气敏性能

以ＣｄＯ、ＳｎＯ＿２粉料作为靶，采用直流溅射方法制得ＣｄＯ、ＳｎＯ＿２双层薄膜元件，比较了ＣｄＯ／ＳｎＯ＿２与ＳｎＯ＿２／ＣｄＯ在性能方面的差异。认为ＣｄＯ／ＳｎＯ＿２的气敏性能较好，并初步探讨了工作温度和膜厚等因素对ＣｄＯ／ＳｎＯ＿２元件的电学性质及气敏特性的影响。     

铁氧化物薄膜气敏材料的制备及性能研究评述

本文综合介绍近年来在铁氧化物薄膜所敏材料制备方法、性能方面的研究新进展，探讨了各种方法的特点。提出了今后铁氧化物气敏传感器的研究及改进方向。     

Y2O3-SnO2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、晶体过程。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具有较好的灵敏度的选择性,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。     

SnO2气敏元件灵敏度及选择性的复阻抗分析

运用复阻抗谱方法,在不同浓度乙醇与汽油气体中,测试ＳｎＯ２厚膜气敏元件的电抗－频率关系曲线,由电抗的变化来标定元件的灵敏度。与以往的测试采用直流电参量标定灵敏度相比,复阻抗测试不仅提高了元件的灵敏度,而且显著改善了选择性。该结果表明复阻抗测试不仅反映元件在气体吸附或解吸时晶粒间界处晶界电阻的变化,也反映了晶界电容的变化,因而更能体现气敏机制的本质。     

硅基板上Fe掺杂TiO2氧敏薄膜的制备、结构与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4为前驱体,用提拉法在硅基板上制备了掺Fe的TiO2氧敏薄膜,对薄膜物相结构进行了X射线衍射(XRD)测定,利用扫描电镜(SEM)对薄膜微结构进行了观察.结果表明在硅基板上生长的TiO2薄膜中锐钛矿相为均匀小晶粒分布结构,金红石相以大尺度团聚结构形貌出现.Fe离子的掺杂对硅基板上制备的TiO2薄膜中金红石相的形成有很大的影响.Fe的掺入降低了金红石相的形成温度约100℃,Fe掺量在6mol%时,形成金红石相的量达到最大,即析晶能力最强.薄膜中形成晶相的晶格常数在＜6mol%的低Fe范围内,随较小的Fe离子取代较大的Ti离子,锐钛矿相和金红石相的晶格常数都随之减小;在＞6mol%的高Fe掺量范围内,随Fe掺量的增加,体系缺陷过量增加,晶格结构畸变严重,伴随着畸变能的释放,金红石相的晶格常数c轴逐渐增长,a轴略有下降(或基本不变).TiO2氧敏薄膜的氧敏性能受金红石相含量和氧空位浓度控制.当Fe离子掺杂浓度为6mol%时,金红石相及相应氧空位达到最大值,TiO2氧敏薄膜的氧敏性能也达到最大值,比刚形成金红石相的薄膜的氧敏性能增加近19倍.     

膜厚影响SnO2厚膜型气敏元件敏感特性的研究

采用丝网印刷技术制备了不同膜厚SnO2厚膜气敏试样,在不同温度下进行热处理后测定了试样的阻温曲线和对乙醇气体的灵敏度,结果表明制备不同膜厚试样的气体灵敏度不同,阻温曲线也不同。要制备灵敏度、一致性好的气敏器件,调整控制膜厚和及其热处理温度至关重要。     

SnO2系溶胶-凝胶转变的流变学研究

通过SnO2溶胶体系流变学实验研究,给出切粘度η、特性粘度[η]及pH值随时间变化,天此基础上深入分析讨论了SnO2胶粒生长动力学过程特征,结构演变规律及生长过程中伴随的质子H 释放现象,实验和理论揭示出SnO2胶粒和平共处遵循三阶段模型和胶粒结构不变性规律,同时溶胶液酸性对生长动力学速率有较大影响。     

医用NiTi合金表面溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2薄膜

采用溶胶－凝胶法在ＮiTi形状记忆合金表面制备了ＴiO2-SiO2复合薄膜,在提高医用ＮiTi合金的抗腐蚀性方面,收到了显著的效果,运用电化学方法对不同组成的ＴiO2-SiO2薄膜的抗腐蚀性增强,划痕试验一ＴiO2-SiO2(Ti/Si=4:1)膜与ＮiTi合金基体具有较高的界面结合强度,用原子力显微镜（ＡＦＭ）对ＴiO2-SiO2薄膜的表面形貌及表面粗糙度进行观察和分析,解释并讨论了TiO2-SiO2薄膜的配方组成与其抗腐蚀的关系,ＳiO２含量较少时,薄膜结构致密,膜层均匀平滑,且膜基结合力,作为医用ＮiTi合金的表面保护层,可以使其耐腐蚀性有显著提高。     

Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2阳极的性能研究

制备了一种非贵金属阳极－Ｔi/SnO2 Sb2O3 MnO2/PbO2,并用ＸＲＤ、ＳＥＭ进行了表征,计算出了电极的分形维数,测定了该电极在硫酸中的使用寿命和动力学参数,把该电极用于处理含酚废水和Ｐb电极进行对,结果表明,节电３３％,转化率达９５％,是一种优良的电化学催化剂。     

Fe掺杂 SnO2纳米晶薄膜的微观结构和性能

采用反应磁控溅射法制备了Fe掺杂的SnO2薄膜.沉积衬底为(100)的单晶硅,基片温度270℃,Ar为溅射气体.使用XRD,AFM和VSM研究氧分压对薄膜晶体结构和室温磁性能的影响.实验表明,氧分压为0.12Pa时,溅射得到的化学成分为Sn0.975Fe0.025O2-δ的薄膜样品具有明显的室温铁磁性,平均饱和原子磁矩达到1.8uB/Fe.通过HRTEM和EDS分析了此样品的显微结构和成分分布,实验结果表明,薄膜由粒径3～7nm的纳米晶构成,为四方金红石SnO2相;Fe元素分布较为均匀,排除了磁性能是由第二相产生的可能;同时由于薄膜电阻率接近于绝缘体,室温磁性能不是由载流子诱导机制形成的,而与晶格内部大量缺陷的存在密切相关.     

溶胶-凝胶法制备ZrO2缓冲膜的研究

本文用溶胶－凝胶技术,以无机盐氧氯化锆为前驱体,在不锈钢表面上制备了含ＳｉＯ２相的ＺｒＯ２缓冲膜,并用真空蒸镀法在其上沉积一层厚度为１５０ｎｍ的金膜。通过ＸＲＤ,ＦＴＩＲ,ＳＥＭ及ＡＥＳ等测试手段对ＺｒＯ２缓冲膜的性能及其热处理过程中的物理化学变化进行了表征。结果表明,不锈钢箔基体上的四方ＺｒＯ２膜在（２００）晶面上有择优取向的特点,缓冲膜与基体之间存在着一定程度的互扩散作用。同时,法向热发射率的     

SnO2凝胶干燥及固化过程中的结构变化

通过TG－DTA,BET－N2吸附和X衍射分析,详细研究了SnO2凝胶在20－700度区间干燥固化过程中的收缩,失重机理,凝胶骨架纳米结构的变化规律,研究了掺杂元素Sb,溶胶阶段加入的催化剂和溶剂种类对干燥过程和固化过程中的结构演变的影响,研究发现：SnO2凝胶为1－10nm尺寸的纳米多孔结构,符合圆柱通孔模型,在干燥固化过程分别为20－200度,200－550度和＞550度三个不同阶段,分别发生骨架吸附溶剂解附,－acac螯环分解氧化,网链结构驰豫和无定型→晶态转变等四个过程,它们是支配凝胶失重,收缩,固化的主要机理,随固化温度增加,纳米骨架粗化长大但其径长比保持不变,同时Sb加入有细化骨架作用,而催化剂对凝胶结构无明显影响。