电化学乙醇气体敏感元件及其敏感特性研究

在WO3粉体材料中加入一定质量比的添加剂(Pt、Pd、PtO2、PdCl2、SnO2、SiO2、Al2O3),恒温600℃烧结1h制成旁热式厚膜乙醇气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与元件灵敏度β的关系以及添加剂对元件的响应与恢复时间的影响。实验结果表明:乙醇的气体体积分数为10-3,WO3元件掺入质量分数为0.5%的PdCl2,在加热功率为600mW下元件的响应与恢复时间分别为9.0s和11.0s,与纯WO3元件相比元件的灵敏度提高了约8倍。     

WO3基的掺杂及其气敏感特性的研究

在三氧化钨粉体材料中加入4wt%瓷粉和不同质量比的金属及金属氧化物,以恒温600℃烧结1小时制成傍热式厚膜可燃性气体敏感元件.本文采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与电导率、元件灵敏度、响应与恢复特性,讨论了元件的气敏性能和加热功率的关系.实验结果显示W03基元件掺入一定的杂质在加热功率为600mW时能开发成适合不同燃气的敏感元件.     

催化剂对WO3基燃气敏感元件的影响

在WO3粉体材料中加入催化剂(Pt,PtO2,Pd或PdCl2),于600℃烧结1 h制成旁热式厚膜可燃性气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热功率与元件灵敏度(β)的关系以及催化剂对元件的响应–恢复时间的影响。结果表明:WO3基元件掺入质量分数为0.5%的催化剂,在加热功率为600 mW时,能提高元件的灵敏度2～10倍,元件的响应时间缩短63%～78%,恢复时间缩短84%～95%。。     

WO3基汽油敏感元件的研制

在三氧化钨粉体材料中加入一定质量比的添加剂,以恒温6000℃烧结1小时制成旁热式厚膜汽油气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与元件灵敏度的关系以及添加剂对元件的气敏特性的影响。实验结果表明：WO3基汽油敏感元件掺入质量分数为0．5％的Pt,Pd在加热功率为200mW下能提高元件的灵敏度2倍。     

铋层状结构压电陶瓷及敏感元件高温特性研究

介绍了铋层状结构压电陶瓷的特点和改性试验所获得的一些结果。针对压电活性低,采取A位复合置换方式对CBT(CaBi4Ti4O15)基材料进行改性研究,特别研究了改性后材料的高温特性,结果表明,改性材料的压电性能、居里温度、高温电阻率等参数有大的改善,qC达800℃以上,d33达18 pC/N以上,在500℃时体电阻率大于106Ω·cm,高温敏感元件在430℃连续保温170 h,绝缘电阻大于1.5 MΩ。     

掺杂WO_3基丙酮气敏元件的研制

在WO3粉体材料中加入一定质量分数(w)的掺杂剂(Pt、Pd、PtO2、PdCl2、SnO2、SiO2、Al2O3),于恒温600℃烧结1h制作成旁热式丙酮气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究和分析了不同的加热电压与不同掺杂配方元件灵敏度(β)的关系,进一步分析了掺杂剂对元件的响应与恢复时间的影响。实验结果表明,掺入质量分数为0.5%的Pt粉,在加热功率为600mW时,丙酮气敏元件的灵敏度提高约8倍,元件的响应时间和恢复时间分别缩短了约60%和88%。     

PSD233型位置敏感元件的特性及其在AFM中的应用

给出了自制的 3mm× 3mm位置敏感元件 (PSD)的光谱响应特性 ,覆盖从紫外光、可见光到红外光 (32 0～115 0nm)的广阔区域 .采用光束偏转法对其时间响应特性和位置敏感特性进行测定 .阐述了PSD在卧式原子力显微镜 (AFM)系统中的应用 ,介绍了卧式AFM的工作原理和控制系统 ,提供了部分样品的AFM扫描图像 .结果表明 ,该AFM系统具有较高的成像效率以及良好的工作稳定性、图像重复性和对比度 ,系统的最大扫描范围为 5 μm× 5 μm ,分辨率达到 1nm量级 ,表明PSD在光谱响应、时间响应和位置敏感特性等方面具有优良性能     

桶状单晶片敏感元件的振动分析

桶状单晶片敏感元件由压电陶瓷(PZT-5)薄圆片粘贴在圆筒状金属外壳底部构成.运用有限元法,采用简化的模型对敏感元件进行振动模态仿真,分析了其结构尺寸与振动频率的关系,探讨了影响传感器工作频率的关键因素,优化了元件结构;对敏感元件实体进行实验测试,其1阶振动频率与仿真结果吻合较好.     

旋转载体用硅微机械陀螺的敏感元件

介绍了旋转载体用硅微机械陀螺的敏感原理,计算了硅振动单元振动摆角和敏感电容的关系。介绍了旋转载体用硅微机械陀螺敏感元件的结构和利用双面多次光刻、腐蚀等微机械工艺加工得到硅振动单元的工艺过程。对制作的4个敏感元件的电容进行静态测试,得到4个敏感元件各自电容的静态值,它们之间有所偏差。     

SnO2纳米棒CH4传感器的自组装研究

为了能够对低浓度的CH4进行灵敏探测以减少煤矿生产过程中瓦斯爆炸的概率,通过热蒸发SnO2和活性炭混合粉末的自组装制备方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上合成了一层SnO2纳米棒气敏层,从而研制出自组装型SnO2纳米棒气敏传感器.经测试,发现此传感器对于浓度为10×10-6～500×10-6的CH4具有非常好的探测灵敏度,继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度低于德拜长度等角度解释此传感器对CH4具有高气敏性的原因.     

掺杂改善SnO2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。     

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。     

基于有机气敏变色材料的传感器系统

针对基于敏感材料金属卟啉和Pt（Me2bzimpy）Cl＋的Cl-盐接触挥发性有机气体后会产生明显的人眼可识别的颜色变化,可以方便地实现一种新型的气体传感系统,该系统将传统的气体嗅觉信息转变为视觉上的颜色信息,可以识别多种气体。系统前端为敏感材料制作的气敏阵列,后端用嵌入式系统对前端阵列图像进行采集和处理,然后通过Hough变换和颜色识别算法完成图像的识别。实验中,无论是醇类,胺类,醛类和苯类的一些气体,还是四氢呋喃,乙酸乙酯,乙腈,丙酮,它们的图像都有明显差别,因此该系统可用于易挥发有机气体的检测,目前可识别的气体有14种。     

433.92 MHz声表面波水果气体传感器研究

为监测水果在仓储及运输等过程中的新鲜程度,研制了一种以声表面波(SAW)单端谐振器为载体的SAW水果释放气体传感器。运用原位一步聚合法制备了聚苯胺气敏材料,在器件的敏感区域上用滴涂法涂覆敏感膜。实验结果表明,该传感器在室温条件下,对水果气体具有灵敏度高,响应恢复快等特性。对敏感机理进行了理论分析。     

新型NO2薄膜气敏元件的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化钨/多壁碳纳米管(WO3/MWCNTs)薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏元件.采用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性.研究结果表明,MWCNTs已经掺杂进WO3材料,合成的WO3/MWCNTs气敏元件表现出对NO2气体有较高的灵敏度和较好的响应-恢复特性,并解释了该元件的工作机理.     

集成化离子敏场效应传感器的研究进展

在介绍离子敏场效应晶体管(ISFET)传感器的应用和基本工作原理的基础上,阐述了集成化ISFET传感器的研究现状,包括ISFET敏感膜及其制造工艺与CMOS兼容性研究、集成化读出电路、多传感器集成等方面。展望了ISFET传感器的研究趋势,认为在以下方面值得探索和研究:敏感膜是把化学变量转换为电学变量的关键;高性能读出电路的研究;集ISFET、读出电路及后端信号处理电路于一体的低功耗ISFET传感器的系统集成;多功能、智能化的多传感器集成;研究集微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源等于一体的微机电系统(MEMS);ISFET微传感系统的数字化集成等。