稀土La掺杂SnO_2薄膜气敏特性

用真空热蒸发两步法在玻璃衬底制备SnO2和La掺杂SnO2薄膜。研究氧化、热处理工艺和La掺杂含量对SnO2薄膜结构、气敏特性的影响。结果显示:经T=550℃,t=45 min氧化、热处理后,得到n型金红石结构SnO2薄膜。适当掺La可改善SnO2薄膜结晶状况,掺La后SnO2薄膜对气体的选择性和灵敏性均得到明显的改善,在气体体积分数为1×10-2时,掺La(5%)的SnO2薄膜对乙醇的灵敏度为12;掺La(3%)的SnO薄膜对丙酮的灵敏度可达到14。     

稀土Nd掺杂纳米ZnO薄膜气敏特性

研究了用真空气相沉积法在玻璃衬底上制备掺稀土Nd的ZnO薄膜的气敏特性,实验给出,经温度为500℃,时间为45min的氧化、热处理的掺Nd的ZnO薄膜的晶粒尺寸、结构特性均发生变化。随掺Nd质量分数的增大,薄膜的晶粒尺寸从53nm减小至20nm。经掺Nd(质量分数为4.96×10-2)后纳米ZnO薄膜对乙醇气体的选择性和灵敏性均得到明显的改善。在1.5×10-3体积分数的乙醇气体中最高灵敏度为34,相应的薄膜工作温度为200℃。     

Ag掺杂的SnO_2酒敏薄膜敏感特性研究

采用非醇盐溶胶—凝胶工艺在A l2O3基片上旋转涂敷制得掺Ag的SnO2薄膜。原子力显微镜和扫描电子显微镜分析显示:薄膜晶粒呈球形,600℃热处理粒径为20 nm左右。热处理温度升高,晶粒尺寸增大。气敏性能采用静态法测试,掺Ag薄膜对体积分数为50×10-6乙醇和汽油气体的灵敏度分别为32.7和4.9,与未掺Ag薄膜的14.4和7.2相比较,提高了乙醇气体灵敏度,抑制了汽油气体灵敏度,使选择性得到改善。直流加热条件下,试样电阻和电容在老化初期变化较大,数天后趋于稳定,复阻抗分析表明:长期稳定性与晶粒间界处电阻和电容值的变化有关,来源于晶界势垒高度和势垒宽度的变化,其本质可能是直流偏压作用下晶界层中的离子迁移。     

溶胶-凝胶法掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备掺钛SnO2薄膜,对不同掺杂浓度的薄膜进行XRD测试.在常温下对膜片在乙醇气氛中进行气敏光学特性测试.结果表明:掺钛薄膜在常温下对测试气体的反应时间比其他掺杂薄膜明显缩短,并且薄膜的灵敏度与掺杂浓度有关,10%掺钛SnO2薄膜的灵敏度在1800～2500nm波长范围保持在15%左右.     

溶胶—凝胶法制备掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

采用溶胶—凝胶(sol—gel)法制备掺钛SnO2薄膜,通过制备过程中变化不同质量分数的钛掺杂来制备3种不同质量分数(5%,10%,15%)的掺钛SnO2薄膜。在常温下对膜片在丙酮、甲烷气氛中进行气敏光学特性测试。结果表明:掺钛SnO2薄膜在常温下对不同的测试气体具有不同的反应,并且薄膜的灵敏度与掺杂量有关;质量分数为5%钛掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的灵敏度在1300～2500 nm波长范围保持在13%左右,而质量分数为15%钛掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的灵敏度在1700～2300 nm范围内保持在7%左右。     

Study on gas-sensing optical properties of SnO2 : Ti thin film prepared by sol-gel method

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备掺钛SnO2薄膜,通过制备过程中变化不同质量分数的钛掺杂来制备3种不同质量分数(5％,10％,15％)的掺钛SnO2薄膜.在常温下对膜片在丙酮、甲烷气氛中进行气敏光学特性测试.结果表明:掺钛SnO2薄膜在常温下对不同的测试气体具有不同的反应,并且薄膜的灵敏度与掺杂量有关;质量分数为5％钛掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的灵敏度在1300～2 500 nm波长范围保持在13％左右,而质量分数为15％钛掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的灵敏度在1 700～2 300 nm范围内保持在7％左右.     

La掺杂ZnO和SnO2薄膜的气敏特性

真空蒸发沉积薄膜再经热氧化获得n型掺La的ZnO和SnO2薄膜(玻璃衬底)研究掺La含量与热氧化工艺对薄膜的物相结构、表面形貌和气敏特性的影响.实验给出:掺La使薄膜表面颗粒细化,随La含量增加,ZnO,SnO2薄膜平均晶粒尺寸均增大.掺La可明显降低2种薄膜的气敏工作温度相比之下,掺La对ZnO薄膜的灵敏度改善明显优...     

掺TiO2的SnO2丙酮气敏元件的制作及其灵敏度测试

简单介绍了掺TiO2的SnO2薄膜丙酮气敏元件的制作,重点分析不同的掺杂溅射镀膜时间、不同加热电压对灵敏度的影响.对不同有机蒸气进行选择性测试,发现掺TiO2的SnO2薄膜气体传感器对丙酮有很高的灵敏度,而且输出信号与丙酮气体浓度成正比,浓度低至100ppm也可检测试出来.测定了元件的工作温度与加热电压的关系,发现加热电压为6～7V,相当于元件的工作温度为250～300℃时,对不同气体的灵敏度都很高.     

平面工艺SnO2薄膜甲醛气敏元件的研究

用ANSYS仿真软件得到最优化的气体传感器电极结构,采用平面工艺在硅衬底上制作了3 mm×2 mm的直热式Sn02薄膜甲醛气敏元件.用溶胶凝胶(sol-gel)法制备了掺Pd的纳米SnO2薄膜,材料的平均粒径约为15nm.元件的最佳工作温度约为230℃,在该加热温度下测试了元件对体积分数为50×10-9的甲醛气体的灵敏度以及响应恢复时间.实验证明:元件的灵敏度随气体浓度的增大而增大,元件的响应和恢复时间均约为50s.     

纳米薄膜气敏技术发展与展望

目前,纳米薄膜气体传感器的发展趋势是提高灵敏度和工作性能,降低功耗和成本,缩小尺寸,简化电路.介绍SnO2、ZnO、TiO2等主要纳米薄膜气敏传感器研究现状.电子鼻依靠气体传感器阵列而组成,还介绍了装有电子鼻的机器人.     

SnO_2-ZnO复合膜特性研究

用真空蒸发的方法,在1.33×10-3Pa的真空中,蒸发SnO2,ZnO获得超微粒结构的SnO2-ZnO复合膜。当复合膜中ZnO质量分数为20%时,SnO2-ZnO复合膜对乙醇气体的灵敏度为40,膜的方电阻值也较低,为0.01×103Ω/□。复合膜经热处理后,其电学性能也得到改善,当温度t=600℃时,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜热处理后,其膜对乙醇气体有较高的选择性,灵敏度为60。当t=400℃时,对掺有Sb2O5质量分数为450×10-6,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜进行热处理,其方电阻仅为0.003×103Ω/□,具有优良的导电性能。     

室温固相合成纳米SnO_2及气敏性能研究

用室温固相法合成了SnO2 纳米粉体,在粉体材料中添加无机造孔剂调整材料的微结构。考察不同烧结温度和造孔剂添加量对气敏性能的影响。结果表明:适宜的无机造孔剂和烧结温度能改善气敏材料的微结构,从而提高气敏性能。材料对乙醇有较好的敏感性和选择性。在4. 5V加热电压下,对体积分数为5×10-4的乙醇、汽油和丙酮的灵敏度分别为85. 91, 8. 34和8. 37。     

基于SnO_2传感器对液化石油气的动态检测

采用SnO2 传感器对家用液化石油气进行动态检测。介绍了整套实验装置及具体的实验操作过程;对实验结果进行分析,表明动态检测方法可以明显地提高SnO2 传感器的选择性,检测下限为10-7 mol/L,检测上限为 5×10-6 mol/L,检测准确度为 0. 2×10-7 mol/L。     

Pd掺杂对SnO_2气敏性能的影响

在气体传感器中金属Pd被广泛用作的催化剂,利用直流溅射和浆料涂覆的方法制备出SnO2气敏元件,在氧气氛中通过直流溅射对SnO2元件进行Pd掺杂,并对用不同制备方法所得元件的电导、灵敏度等进行比较。结果表明:Pd掺杂降低了元件的电导,并使得电导峰出现的位置从460℃转移到260℃和180℃,这和样品的制备方法有关。Pd掺杂有利于提高SnO2元件的灵敏度,特别在低温区(100~250℃)对不同气体的灵敏度有几十倍提高。     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

电场对SnO_2/ZnO UPF的电性质及气敏性质的影响

研究了用直流气体放电活化反应蒸发沉积法技术制备的超微粒子复合薄膜的电学性质及气敏性质，并对其作用机理进行了分析解释．     

Improving the ethanol sensing of ZnO nano-particle thin films—The correlation between the grain size and the sensing mechanism

ZnO and Sn doped ZnO (ZnO:Sn) thin films at various doping concentrations from 1 to 10 at.% were prepared by the sol-gel method for an ethanol sensing application. The Sn doping significantly influenced the film growth, grain size and response of the films. The XRD patterns showed that the hexagonal wurtzite structure of the ZnO film was retained even after the Sn doping. The crystallite grain sizes of the ZnO:Sn thin films at 0, 2 and 4 at.% were estimated by using the typical Scherrer's equation. The crystalline quality of the films at 6, 8 and 10 at.% of Sn was degenerated. Typical FESEM images demonstrated the different morphologies for the ZnO:Sn thin films at various Sn concentrations; many pores of various dimensions were observed depending on the doping level. A TEM analysis of the ZnO:Sn thin films at 0, 2 and 4 at.% was performed to verify the grain size. The optimum Sn doping level of ZnO:Sn thin film for ethanol sensing was estimated to be 4 at.%. The 4 at.% sample obtained the highest response to ethanol vapor in the 10-400 ppm level range at a low operating temperature of 250 °C. The sensing mechanism was explained by a variation in the sensitivity model from a neck-grain-boundary controlled sensitivity to a neck-controlled sensitivity. Our work demonstrates the ability to reduce the working temperature as well as to increase the response of ZnO thin film based gas sensors to detect ethanol, which would be of great merit for commercialized applications.