SnO_2厚膜与基板附着强度及气敏性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米粉末,用丝网印刷法制备了以氧化铝陶瓷为基板的SnO2厚膜。分别采用SEM、XRD及电化学工作站表征了SnO2的结构与形貌并测试了其气敏性能。结果表明,所制备的SnO2平均颗粒粒径约为60 nm,为四方相结构。与SnO2直接附着在氧化铝基板的厚膜(样品A)相比,以玻璃粉作为SnO2和氧化铝基板粘结剂的厚膜(样品B)附着强度更高,解决了SnO2与氧化铝基板附着强度差的问题;以玻璃粉为粘结剂制备的厚膜对H2具有稳定的气敏性能。     

薄膜气敏元件响应与膜厚的关系

建立了薄膜气敏元件响应与膜厚的关系。指出随着膜厚减小，元件响应呈上升、下降、再上升的规律，且较好地解释了实验发现的响应与膜厚的关系对还原性气体种类的依赖。     

不同CO吸附类型对超细SnO_2气敏元件的作用

本工作采用超细ＳｎＯ２为基体，ＣＯ为检测气体，检测了烧结型ＳｎＯ２元件在不同温度下的气敏效应．同时利用流动饱和法测试了粉体不同温度下对ＣＯ的可逆及不可逆吸附量．一方面通过新材料的使用，降低了元件的工作温度；另一方面，通过吸附测试与气敏效应的关联，认为：超细粉体低温时表面可逆ＣＯ量的存在，是其能够降低工作温度的主要原因．粉体表面的不可逆ＣＯ量直接影响着元件的响应输出（灵敏度）．材料本身的吸附总量和气敏特性有着良好的对应关系．ＳｎＯ２元件气敏效应的发挥是粉体表面可逆与不可逆吸附共同作用的结果．     

准分子激光对掺杂SnO2气敏元件性能的影响

一定能量密度的准分子激光作用于掺杂ＳｎＯ２烧结型气敏元件敏感材料表面后，元件性能发生了显著的变化。元件电阻和对气体的灵敏度比作用前有明显的增加，同时材料表面颜色生变化，分析认为该过程中由于短脉冲的准分子激光作用，使ＳｎＯ２材料快速升温熔化并快速冷凝重构，导致表面变性，从而引起了材料电性能和气体敏感性能的变化。     

SnO_2-Sb薄膜材料的制备及气敏性能

利用等离子体化学气相沉积法制备了ＳｎＯ２－Ｓｂ导电薄膜，测试了ＳｎＯ２－Ｓｂ的气敏效应。结果表明，该薄膜对ＮＯ２气体有较好的气敏特性。当测试温度升高，其气敏响应时间相差无几，但恢复时间变短，同时气敏灵敏度相对提高，当温度达到２００℃以上时，灵敏度基本恒定。同时还可看出，不同阻值的薄膜其气敏灵敏度相差不大。     

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。     

Pt／TiO_2厚膜氧敏元件研究

利用溶胶－凝胶法制备Ｐｔ／ＴｉＯ_２厚膜氧敏元件，对元件的性能进行了测试，得出了一些有益的结论。     

Sol-gel法制备ZnO-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

以钛酸丁酯的水解反应制备了ZnO掺杂的纳米TiO2厚膜。通过XRD和SEM对不同退火温度下制备出的不同掺杂量的ZnO-TiO2粉体进行物相分析和表面形貌比较,并利用气敏测试系统检测其气敏特性。讨论了掺杂量和退火温度对ZnO-TiO2厚膜气敏特性的影响,同时分析了其气敏机理。结果表明:700℃退火,w(ZnO)=4%的ZnO-TiO2结晶尺寸达到26.8 nm,体现出对丙酮蒸气单一的选择性,灵敏度为8 913,响应和恢复时间均为2 s。     

气敏元件的结构工艺研究

对几种工艺结构的氧化物半导体气敏元件进行对比,阐述了气敏元件的结构和工艺对气敏元件性能参数的影响。并介绍一种新型结构的氧化物半导体气敏元件。     

多孔SiO_2厚膜湿度传感器的制造及其湿敏特性

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ方法制备了三种ＳｉＯ２凝胶，并以此制造了多孔ＳｉＯ２厚膜湿度传感器。其电容量－湿度关系呈开关特性，转变点约在８５％ＲＨ。     

基于压阻效应的厚膜力敏材料及传感器

介绍了厚膜电阻的压阻效应、厚膜力敏材料及传感器。描述了厚膜力敏材料及传感器的现状, 着重阐述了厚膜压力传感器和力传感器的结构和工艺特点, 并讨论了提高其性能的途径及其发展趋势。     

厚膜铂电阻温度传感器研究

厚膜铂电阻温度传感器以铂膜作电阻，采用厚膜印刷工艺，线宽和间隔均为１００μｍ。铂电阻具有工艺性好、长期稳定性好、ＴＣＲ复现性极好等诸多优点，其Ｒ（０℃）＝１００Ω，ＴＣＲ＝３８５０×１０－６℃－１。     

厚膜型气敏器件膜厚影响气体检测灵敏度的研究

利用化学深沉法制备ＳｎＯ２纳米材料，再利用平面丝网印刷技术制备不同膜厚的ＳｎＯ２厚膜型气敏器件试样，测量不同厚膜气敏器件试样对甲烷气体检测灵敏度和阻温曲线，并进行复阻抗分析。实验表明试样膜厚对检测灵敏度的影响是明显的，试样膜厚在５３μｍ左右对甲烷气体有最大灵敏度。     

SnO2薄膜的湿敏效应

报道了用喷雾热分解法在不同温度下制备二氧化锡薄膜,发现其在３２５℃时已晶化,得到四方相多晶ＳｎＯ２。这种薄膜具有明显湿敏效应。测量表明,较高湿度区阻值随湿度变化近似线性,从高湿到低湿平均为每上升１％ＲＨ,阻值下降８．８π,响应速度小于１分钟,阻值恢复较容易。     

薄膜厚度对钛酸钡类薄膜传感器敏感特性的影响

利用氩离子束溅射技术,分别在SiO2/Si衬底上淀积了0.5 mm、1 mm和2 mm的Ba1-xLaxNbyTi1–yO3薄膜,并探讨了薄膜厚度对MIS电容湿敏特性的影响以及薄膜厚度对薄膜电阻的光敏和热敏特性的影响。实验结果表明:0.5 mm膜厚的MIS电容传感器具有比2 mm膜厚的MIS电容传感器高9倍的湿敏灵敏度。用孔隙率和孔径分布物理模型分析得出,薄膜越薄,膜的孔隙率越高,器件的湿敏灵敏度越高。反之,薄膜越厚,光吸收越强,薄膜电阻的光敏灵敏度越高;但薄膜厚度对薄膜电阻热敏特性的影响甚微,敏感机理与薄膜的微观结构可解释这些现象。     

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。     

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。     

ESD对RuO2厚膜电阻阻值的影响

采用静电放电(Electrostatic discharge,ESD)发生器对RuO2厚膜电阻直接放电,研究了电阻阻值变化率与电阻尺寸、阻值和ESD条件的关系。结果表明:厚膜电阻阻值受ESD作用而下降;相同ESD及阻值条件下的阻值变化率随电阻尺寸的增大而减小;相同电阻的阻值变化率随ESD电压的增大而增大;10kΩ左右的厚膜电阻在ESD作用下的阻值变化率最大,阻值变化率随着阻值的减小和增大而呈减小趋势;对10kΩ厚膜电阻反复施加不断增大的ESD电压,除宽度尺寸为0.45mm的电阻阻值在8～10kV之间出现一次回升外,电阻阻值逐步下降。     

膜厚对不锈钢基厚膜电阻电性能的影响

为提高不锈钢基厚膜电阻浆料的重烧稳定性,采用丝网印刷、高温烧成等厚膜工艺制备了不锈钢基厚膜电阻,研究和分析了烧成膜厚度对方阻、电阻温度系数和重烧稳定性的影响规律和机理。结果表明,随着膜厚的增加,厚膜的方阻减小,电阻温度系数略有增大;当烧成Ag-Pd膜厚约为12μm时,厚膜电阻的重烧稳定性最佳,其方阻重烧变化率小于3%。