SnO2超微粒薄膜气敏元件的研制与测试

用射频磁控反应溅射法在Si基片上沉积SnO_2超微粒薄膜,溅射过程中适量掺Pd,用IC技术制成气敏元件.实验结果表明:该元件在90℃左右时对氢气有极高的灵敏度,是一种薄膜化、集成化、高选择性的气敏元件.本文介绍薄膜制备、微观结构分析、元件设计及气敏特性测试.     

掺Pt的SnO2薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在si（111）基片及陶瓷基片上制备掺有Pt的Sn02薄膜,并进行500℃～700℃退火处理,对掺杂前后的薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性。500℃退火后,掺杂样品对各种有机气体有较高的灵敏度,随着溅射时间的延长,气敏特性提高。700℃退火后,45min溅射的样品对氨气有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右。随着掺杂时间延长,气敏特性降低。     

MOCVD法制备薄膜型SnO2气敏元件

本文报道了ＭＯＣＶＤ技术制备的ＳｎＯ２薄膜型气敏元件。这种方法沉积的ＳｎＯ２薄膜耐酸碱性强，膜厚易控制，具有负温阻特性。测定了不同温度和不同气体条件下元件的特性发现该元件对乙醇、丙酮气体具有较高的灵敏度，响应时间快；而对氢气、乙烯、煤气、液化石油气等不敏感，因而具有一定的选择性。元件的稳定性较好。     

气环境温度对元件气敏特性的影响

研究了环境温度变化对各种元件气敏特性产生的影响突出地表现为随着 环境温度的降低一℃ , 气敏元件在空气中的阻值。明显增大用有机硅化物 处理元件的表面可减小元件凡的这种漂移     

掺杂Au改善SnO2甲苯气敏元件性能的研究

SnO2掺杂Au,WO3,La制备了纳米材料,采用丝网印刷方法获得平面厚膜型甲苯气敏元件,通过测量材料的气敏特性和复阻抗谱,探讨了掺杂对元件的灵敏度、选择性和响应速度的影响。结果表明：Au掺杂能极大地提高元件对甲苯的灵敏度,在体积分数为100×10^-6甲苯气氛中灵敏度达35,元件的响应时间约为20s,恢复时间约为10s,对乙醇、甲醛、丙酮和苯气氛有良好的选择性。复阻抗分析说明对甲苯气氛的灵敏度来源于晶界电阻和晶界电容的变化。灵敏度提高与掺Au有效地改善了界面的氧吸附效应有关。     

TiO2薄膜制备及其气敏特性

NO2是一种强毒性气体,本文利用了溶胶一凝胶法在硅片及陶瓷管上制备TiO2纳米薄膜,并探讨了在制备过程中不同的因素对薄膜成膜质量的影响。并用马弗炉对硅片及陶瓷管上制备的TiO2纳米薄膜进行不同温度的退火处理。对其分别进行XRD的分析,和原子力显微镜分析。利用气敏测试系统对不同的退火温度下的气敏元件进行测试。研制出工作温度低,气敏特性强,响应恢复特性好的基于TiO2的NO2气敏传感器。     

稀土掺杂薄膜型气敏元件

介绍稀土掺杂薄膜型气敏元件的制作工艺和敏感性能，测试结果表明，掺Ｅｕ２Ｏ３的元件对丙酮敏感性高，而掺Ｎｄ２Ｏ３的元件对乙炔气敏感性高，文中对这类元件的气敏机理作了简单的讨论。     

射频磁控溅射SnO2/MWCNTs 薄膜材料的气敏性能研究

采用射频反应磁控溅射方法制备掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)的snO2薄膜材料,并在此基础之上制作了N02气敏传感器,使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了SnO2/MWCNTs薄膜材料的表面形貌、物质组份材料特性,采用气敏元件测试系统来分析优越感的气敏效应,包括灵敏度、选择性、响应-恢复等特性,实验结果表明该气敏传感器对超低浓度(10ppb)NO2气体有很好的灵敏度,对干扰气体不敏感,提出了气敏机理解释实验现象.     

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.     

S枪制备的SnO2气敏薄膜分析

本文主要介绍采用S枪磁控反应溅射技术制备SnO_2气敏薄膜材料.运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X衍射仪、俄歇电子能谱仪及X光电子能谱仪进行了SnO_2薄膜表面形貌、晶格结构分析,并与不同工艺条件下的组分分析比较,为选择SnO_2薄膜制备工艺提供了重要的实验依据.     

SnO2纳米棒一维纳米材料气敏特性研究

在NaCl KCl熔盐介质中,在610～760℃焙烧利用室温固相反应合成的SnO2纳米棒前驱物,成功制备了SnO2纳米棒.利用TEM、XRD和XPS对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析,SnO2纳米棒直径为10～60 nm,长度从几百个纳米到十几个微米.以SnO2纳米棒为原料,分别制备了厚膜气敏元件,考察了其气敏特性.在工作温度为300℃左右时,660℃焙烧制备的SnO2纳米棒元件对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应恢复特性.     

SnO2基薄膜气体传感器制作与敏感性测试

在现有的粉末烧结型SnO2基气敏传感器基础上研制了薄膜型SnO2基气体传感器,以抛光的丽热石英玻璃为基片,真空磁控溅射50～70nm厚度的SnO2薄膜,在SnO2薄膜上分别溅射不连续的ZnO、Al2O3、CeO2、InO2等薄膜,传感器背面溅射30μm的Ni80Cr20电阳合金作为传感器加热电阻,用薄膜热电偶测量传感器工作温度。测试了不同的复合瞑对传感器灵敏度和选择性的影响,并对传感器的吸附与解吸速度进行了测试,薄嗅传感器达到相同灵敏度所需的工作温度比粉末烧结型传感器下降100～150℃,吸附解吸速度比粉末烧结型快。     

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。     

Highly sensitive gas sensors based on hollow SnO2 spheres prepared by carbon sphere template method

Hollow SnO₂ spheres were prepared in dimethylfomamide (DMF) by controlled hydrolysis of SnCl₂ using newly made carbon microspheres as templates. The phase composition and morphology of the material particles were characterized by means of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The gas sensing properties of sensors based on the hollow SnO₂ spheres were investigated. It was found that the sensor exhibited good performances, characterized by high response, good selectivity and very short response time to dilute (C₂H₅)₃N operating at 150 °C, especially, the response to 1 ppb (C₂H₅)₃N attained 7.1 at 150 °C. It was noteworthy that the response to 0.1 ppm C₂H₅OH of the sensor was 2.7 at 250 °C.     

介孔SnO2气敏性能研究

为了改善传感器的气敏性能,采用溶胶-凝胶法合成了介孔SnO2,并研究了其气敏性能.研究表明:与纳米SnO2相比,介孔SnO2气体传感器具有较高的酒精、二甲苯响应,在100～150℃对甲醛的响应也大大提升.在100～ 150℃,干扰气体为甲苯和二甲苯时,介孔SnO2表现远远优越于纳米SnO2的酒精选择性.在100,150,350℃,干扰气体为甲苯时,介孔SnO2也具有优越的甲醛选择性.介孔SnO2的响应时间较短,但恢复时间较长.     

Y沸石改善SnO2气体传感器性能的研究

为了改善气体传感器的敏感性能,分别采用SnO2外涂Y沸石的涂覆法和Y沸石与SnO2混合法,用Y沸石对SnO2气体传感器进行改性.用X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对混合法制备的Y沸石/SnO2复合材料的结构和表面进行了表征与分析.将这两类敏感元件进行了VOC气体的气敏测试.结果表明,与纯SnO2相比,Y沸石与SnO2直接混合的复合材料提高了对丙酮的响应值,而对其他气体响应值基本不变;涂覆法制备的气敏元件不仅提高对丙酮的响应值,而且减小了对乙醇的响应值,对乙醇起到一定抑制作用.初步分析了Y沸石对SnO2气敏特性改善的机理.     

基于单个SnO2传感器的CO/H2混合气体定量分析

利用单个商品化SnO2传感器,对CO和H2及其混合气体进行分类识别和定量分析.对传感器进行温度调制,获得传感器在不同浓度CO、H2和CO/H2混合气体中的动态响应.对动态响应信号进行离散小波变换(DWT),选取小波系数作为特征,输入到支持向量机(SVM),实现了对CO、H2及其混合气体的识别(其中CO浓度100×10-6,H2浓度1 000×10-6),正确识别率超过96%.从动态响应曲线提取特征,利用SVM模型对CO/H2混合气体进行定量分析,准确地估计出CO的浓度.另外,采用相同样本集,对比SVM和BP算法, 结果显示SVM具有更优的泛化性能.可用的数据处理算法可移植到单片机实现,在气体传感器智能化的研究中具有潜在的应用价值.     

SnO_2纳米棒的乙醇气体敏感特性研究

在NaC l+KC l熔盐介质中,在660℃下对利用微乳技术制备的前驱物进行焙烧,成功合成了SnO2纳米棒。利用TEM,XRD对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析,SnO2纳米棒直径为10~20 nm,长度从几百个纳米到几个微米。研究表明:以SnO2纳米棒为原料制备的厚膜气敏元件,对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应-恢复特性。     

Highly sensitive and fast responding CO sensor using SnO2 nanosheets

A highly sensitive and fast responding CO sensor was fabricated from a sheet-like SnO₂. The SnO sheets were prepared by a room temperature reaction between SnCl₂, hydrazine and NaOH, and they were subsequently oxidized into SnO₂ sheets at high temperature (600 °C). The morphology and size of the SnO₂ sheets could be controlled during the formation of SnO, which influence the sensor response (R_a/R_g) and response time to a great extent. The sensor response of SnO nanosheets to 10 ppm CO was enhanced up to 2.34, and the 90% sensor response time could be reduced to 6 s, which are significantly higher and shorter than those of SnO₂ powders (1.57 and 88 s), respectively. The realization of both a high sensitivity and rapid response were explained in terms of rapid gas diffusion onto the entire sensing surface due to the less-agglomerated and very thin structure of SnO₂ nanosheets and the catalytic effect of Pt.     

Nanoparticle engineering for gas sensor optimisation: improved sol–gel fabricated nanocrystalline SnO2 thick film gas sensor for NO2 detection by calcination, catalytic metal introduction and grinding treatments

The control of the technological steps such as calcination temperature and introduction of catalytic additives are accepted to be key points in the obtaining of improved sol–gel fabricated SnO₂ thick film gas sensors with different sensitivity to NO₂ and CO. In this work, after proving that the undoped material calcined at 1000°C is optimum for NO₂ detection, grinding is added as third technological step for further modification of particle surface characteristics, allowing to reduce cross-sensitivity to CO. The influence of grinding on the base resistance and on the sensor signals to NO₂ and CO is discussed in detail as a function of the structural differences of the sensing material.