纳米碳化硅/硅纳米孔柱阵列湿敏性能研究

以硅纳米孔阵列(Si-NPA)为衬底,采用化学气相沉积法分别制备了SiC纳米颗粒/Si-NPA(nc-SiC/Si-NPA)和SiC纳米线/Si-NPA(nw-Si/Si-NPA)复合体系,并对其表面成分和形貌、室温湿敏性能进行了表征.实验结果表明,nc-SiC/Si-NPA和nw-SiC/Si-NPA均对水蒸气表现出...     

硅纳米孔柱阵列的酒敏特性研究

采用水热腐蚀技术制备了表面同时具有规则阵列结构和多孔结构的硅微米/纳米结构复合体系硅纳米孔柱阵列(S i-NPA),并测试了其电阻酒敏特性。结果表明:S i-NPA对酒精具有较高的灵敏度和较快的响应时间。S i-NPA良好的酒精敏感性能被归因于S i-NPA的表面结构,即高灵敏度来自于其巨大的比表面积对酒精分子的物理吸附,而快响应时间则来源于其表面规则的硅柱阵列为气体的传输提供有效的通道。S i-NPA独特的层次结构使其有可能在未来硅基薄膜传感器等方面得到应用。     

α-Fe2O3纳米棒的制备及其丙酮气敏性能

在合成原料浓度较高的情况下,利用水热合成的方式制备得到了α-Fe2O3纳米棒,有效提高了水热合成纳米粉末的产量,利用超声处理的方式将团聚的α-Fe2O3纳米棒进行了有效分离,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌观察,测试这种纳米材料在不同温度下对丙酮的气敏性能,通过这种方法制备得到的气敏材料对丙酮具有良好的响应特性,具有工作温度低、检测极限低、选择性和稳定性良好等优势。     

基于Si-NPA的BaTiO3薄膜的电容湿敏性能研究

采用溶胶-凝胶和旋涂技术制备了基于Si-NPA的BaTiO3薄膜(BaTiO3/Si-NPA).场发射扫描电镜和X射线衍射实验表明,钙钛矿结构BaTiO3薄膜很好地覆盖了Si-NPA表面.通过蒸镀双面梳状电极,制作了电容型BaTiO3/Si-NPA湿敏元件并对其湿敏性能进行了测试.结果表明,室温下湿敏元件在11%～95%RH范围内具有很高的灵敏度和较快的响应速度,且电容值的对数对湿度呈现出很好的线性.虽然该薄膜湿敏元件在不同湿度下均存在温度漂移,但分析表明这种漂移有可能通过电极设计或信号补偿加以解决.     

表面碳化的硅纳米孔柱阵列的H2S室温电容传感特性

通过将硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)进行高温碳化处理,制备出一种SiC/Si-NPA复合纳米体系。对SiC/Si-NPA的表面形貌和结构表征揭示,生长于Si-NPA上的SiC薄膜由具有立方结构的SiC纳米颗粒组成,厚度为～200 nm。SiC/Si-NPA整体上保持了Si-NPA原有的柱状阵列结构特征。对浓度介于0～1 200×10-6的H2S气体的室温传感性能测试表明,SiC/Si-NPA对H2S气体的电容响应灵敏度可高达790%,而其对400×10-6浓度H2S气体的响应和恢复时间则分别为170 s和200 s,元件具有较好的测量重复性和稳定性。SiC/Si-NPA可能是一种室温条件下较为理想的H2S气体传感材料。     

退火对电容型硅纳米孔柱阵列湿度传感器性能的影响

基于硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)制备电容型湿度传感元件,并在250℃、450℃和550℃三个温度下对元件进行退火处理。测试数据显示,在测试温度低于550℃时,Si-NPA湿敏元件灵敏度随退火温度的升高而增大,但响应时间略微延长,湿滞回差略微增大;550℃退火后,元件的灵敏度急剧降低。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)对不同温度退火的硅纳米孔柱阵列表面形貌进行观察,发现550℃退火元件的微观多孔结构发生了明显变化,即多孔结构致密化。结果表明,通过合适温度退火可以显著提高Si-NPA湿敏元件灵敏度,同时仍然保持较快的响应速度和较小的湿滞回差。     

纳米α-Fe2O3的微波合成及其H2S敏感特性研究

以FeCl3·6H2O为原料,采用微波水解法,在三乙醇胺作用下合成了α-Fe2O3.X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜表征结果表明:合成产物为纯a-Fe2O3,其粒径30 nm左右.气敏性能测试结果表明,以该法合成的α-Fe2O3为基体的气敏元件,对低浓度的H2S灵敏度也很高,5×10-6时达21.5倍、2×10-6时达16.4倍,而且响应恢复快,为应用前景良好的H2S敏感材料.     

多孔Al_2O_3薄膜感湿材料的湿敏特性研究

通过对阳极氧化多孔Al2 O3 薄膜感湿材料的制备工艺及其电容湿敏特性进行研究 ,将阳极氧化参数对多孔Al2 O3 薄膜的结构和形态的影响与多孔Al2 O3 薄膜作为湿度传感器感湿材料的湿敏特性联系起来进行分析 ,为优化制备工艺参数提供更充分的实验数据 ,使新型多孔Al2 O3 薄膜湿度传感器具有更好的感湿特性。     

广谱性CO气敏元件的研制

作者以γ Fe2 O3 为基料 ,通过Au2 O3 、PdO两种氧化物的复合掺杂 ,研制出了高灵敏度的CO广谱性气敏元件 ,并对掺杂元素的作用机理作出了相应的讨论     

α-Fe2O3-Mica纳米薄膜的制备

采用分析纯Fe2(SO4)3和NH3·H2O作为主要原料,控制不同的Fe3 浓度、水解温度、溶液pH值及热处理温度,利用液相均匀沉淀法在白云母形成基片上制备了系列α-Fe2O3-Mica纳米薄膜.利用XRD、SEM对纳米膜的成分、结构及形貌进行了表征,结合α-Fe2O3-Mica纳米膜的形成机理讨论了工艺参数对制备过程及结果的影响,结果表明:液相均匀沉淀法制备的α-Fe2O3颗粒为纳米级,均匀沉积在白云母基片上形成致密膜,且得到了制备α-Fe2O3-Mica纳米膜的最佳参数.     

多孔硅湿敏元件的频率特性

用多孔硅作为湿敏元件, 室温下在20Hz~100kHz频率范围,湿度从11%RH升至95%RH进行实验。结果表明:不同测试频率对多孔硅湿敏元件有较大影响,低频范围测量灵敏度高;高频范围效果不佳。讨论了频率影响的机理,其理论分析和实验结果一致。     

均匀共沉淀法制备掺锡α-Fe2O3粉体及其气敏性能研究

采用分析纯Fe2(SO4)3和NH3·H2O为主要原料,控制不同的Fe3 浓度、Sn4 : Fe3 、溶液pH值及烧结温度,利用均匀共沉淀法制备了掺锡α-Fe2O3粉体,并用厚膜工艺将粉体涂于云母基片上制成了高灵敏度甲烷气敏元件.利用XRD对粉体成分及结构分析后发现,部分Sn4 以类质同象的方式代替了α-Fe2O3晶格中的Fe3 ,改变了α-Fe2O3的晶胞参数;通过测试元件在不同温度下对800×10-6甲烷的气敏性能,结果表明,掺锡提高了α-Fe2O3的气敏性,且得到了制备掺锡α-Fe2O3甲烷气敏材料的最佳参数.     

SnO2-La2O3复合膜/玻璃光波导气敏元件与性能研究

研制了掺有不同质量分数La2 O3的SnO2复合薄膜,并测定了该薄膜和各种挥发性有机物饱和蒸气接触前后的的吸光度变化,其中含有3.0%La2O3的SnO2薄膜在氯苯蒸气气氛中的吸光度变化较大.选用3.0%La2O3的SnO2复合薄膜作为敏感试剂固定在Sn掺杂玻璃光波导表面,研制出一种光波导气敏元件,并对氯苯蒸气进行了检测.室温下该敏感元件对于体积分数为4×10-6的氯苯蒸气有很明显响应.     

WO_3/Si-NPA复合薄膜的电容湿度传感性能研究

制备了基于硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)的WO3/Si-NPA复合薄膜,并对其表面形貌进行了表征,研究了其电容湿度传感性能和基点电容的温度漂移。研究表明:WO3/Si-NPA继承了衬底Si-NPA规则的阵列结构的表面形貌特征,WO3的沉积形成了连续的WO3薄膜,WO3/Si-NPA是一种典型的纳米复合薄膜。室温下,WO3/Si-NPA的电容值随测试频率的增加而单调减小,但其灵敏度则在100 Hz时达到最大值。在此测试频率下,当环境的相对湿度从11%RH增加到95%RH时,元件的电容增量高达16 000%,显示WO3/Si-NPA对环境湿度有较高的灵敏度。同时,电容的湿度响应曲线显示出很好的线性。对其基点电容的温度稳定性研究表明:WO3/Si-NPA用作湿度传感的最佳工作温度区为15~50℃。     

Fe2O3/ZnO复合氧化物气敏元件的制备与性能

以Fe2O3和ZnO为原料,直接混合烧结制得7种不同烧结温度和原料配比的Fe2O3/ZnO复合氧化物元件,并对其进行气敏性能测试,结果发现:不同烧结温度和原料配比的Fe2O3/ZnO复合氧化物元件对不同的气体有不同的气敏性,烧结温度为800℃,Fe2O3∶ZnO摩尔比为0.5∶1的气敏元件对硫化氢具有较好的气敏综合性能.     

纳米WO_3-ZnS系H_2S气敏元件的研究

以纳米WO3 材料 ,分别掺入SnO2 、ZnS ,制备成H2 S气敏元件。实验表明 ,当WO3 掺入适量ZnS ,元件对H2 S气体具有较高的灵敏度及选择性     

CaO-In2O3的制备/结构表征/气敏性能研究

采用共沉淀方法,以一定摩尔比的可溶性钙盐和铟盐为源物质,以氢氧化物作为沉淀剂,制备出了CaO-In2O3复合氧化物粉末.借助差热-热重(DTA-TG)分析可知CaO-In2O3的热变化过程,即在248℃附近由氢氧化物前驱物分解成氧化物,在340℃附近是氧化物的相转变,340℃以后为两氧化物的化合.利用X-射线衍射(XRD)分析知CaO-In2O3的晶体结构为立方结构.对CaO-In2O3的气敏性能研究表明,由CaO-In2O3粉体制成的旁热式厚膜气敏元件无需掺杂,对丙酮、乙醇、乙酸具有较高的灵敏度.     

Fe2O3-In2O3复合薄膜光波导传感元件检测二甲苯气体的研究

摘 要：本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出氧化铁-氧化铟复合材料,利用提拉法将复合材料固定在锡掺杂玻璃光波导表面研究出能够检测二甲苯气体的Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件。将气敏元件固定在气体检测系统中对挥发性有机气体进行检测。实验结果表明,Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件对二甲苯气体具有较好的响应,其响应浓度范围为1×10-3～1×10-5(V/V)。在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-5(V/V)的二甲苯蒸汽有比较明显响应,其响应和恢复时间分别为5s和20s。Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件具有灵敏度高、响应速度快、制作工艺简单和可逆性好等特点。     

炭黑/纳米Al2O3填充柔性压敏导电硅胶体系的研究

基于柔性触觉传感器中用到的压敏导电硅橡胶,研究添加纳米Al2O3对导电硅橡胶电特性的影响.从理论上研究纳米Al2O3改性的微观和宏观机理,并通过实验对添加不同量纳米Al2O3的压敏导电硅橡胶导电性、室温下的导电稳定性、压阻特性进行比较分析.实验结果表明:在炭黑浓度恒定的压敏导电硅橡胶中适量添加纳米Al2O3,可有效提高复合材料的导电性,稳定性,增大复合材料的压力敏感范围.