基于电荷流动晶体管的新型气敏传感器

在通常的 MOSFET基础上 ,根据电荷流动电容器原理 ,设计了一种新型的栅区开槽的电荷流动场效应管(CFT) ,并以一种新型有机半导体材料——三明治型稀土金属元素镨双酞菁配合物 (Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 为气敏材料 ,取代栅极中的间隙位置 .利用 L B超分子薄膜技术 ,将 Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 以 1∶ 3的配比与十八烷醇 (OA)混合的 L B多层膜 (Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 - OA)拉制在 CFT上 ,形成了一种新型的具有 CFT结构的 L B膜 NO2 气敏传感器 .当对该器件加一栅压 VGS时 (大于阈值电压 ) ,由于高阻敏感膜充电达 VGS需要一段时间 ,因而漏电流出现延迟现象 .     

一种新型气敏传感器的研究

本文以一种新型有机半导体材料——三明治型稀土金属元素镨双酞菁配合物(Pr ₂) 为气敏材料,利用Langmuir-Blodgett(LB)超薄膜技术,将Pr ₂以1:3的配比与十八烷醇(OA)的混合LB多层膜(Pr ₂/OA)拉制在自行设计的场效应晶体管上,形成了一种新型的以LB膜取代通常的MOSFET中栅金属的化学场效应管器件.将该器件放入NO₂气体中,随着气体浓度和LB膜层数的变化,器件的漏电流I_DS将产生0.05×10^-6A~1.5×10^-6A的变化,探测灵敏度可达到5ppmNO₂,这种气敏传感器的气敏特性受到FET的电流放大作用和LB膜有序性的影响.     

一种二次镀银光纤光栅气敏传感器

为了更加有效地实时检测井下硫化氢(H₂S)气体,提出一种在光纤Bragg光栅(FBG)上二次 涂镀银(Ag)膜的光纤气敏传感器。一方面,采用二次镀Ag的制备方法增加Ag膜的均匀性,提 高气敏元件的灵敏度;另一方面,采用特殊的油气分离、流线型设计,保证了H₂S气体与 气敏元件的有效接触,实 现井下低浓度气体的实时检测。根据实验,当镀Ag的FBG气敏元件置于H₂S气体中时,传入 光 纤的倏逝波能量减小,反射光谱的峰值功率下降2.0dBm。     

基于第一性原理的单层SnSe2二维薄膜的气敏效应

为探索SnSe2二维薄膜材料的气敏特性,采用分子力场方法系统地研究了SnSe2二维单层材料对H2,CO,NH3及NO2等4种典型气体分子的最优吸附位置和吸附能力,并基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法计算了吸附前后的键长键角变化率、能带结构、态密度及电荷差分密度等参数,分析了吸附前后的电子结构变化与气敏效应之间的内在关联。计算结果发现,吸附H2和CO未能对SnSe2单层的能带结构和电子结构产生改变,而NO2和NH3却在导带底(CBM)和价带顶(VBM)之间分别产生了新的杂质能级,并使费米能级发生位移,从而改变SnSe2单层电子结构。电荷差分密度分析进一步表明SnSe2二维单层未能对H2和CO产生响应,而对NH3和NO2却有明显的气敏效应,其中对NO2有良好的敏感性能和选择性。     

双层结构TiO2-WO3气敏薄膜特性的研究

用直流反应磁控溅射法制备了TiO2-WO3双层结构的气敏薄膜,进行了薄膜微结构和化学成分分析,研究了TiO2表面层对WO3气敏特性的影响。实验证明:当TiO2膜厚为30 nm时,WO3薄膜对NO2敏感特性得到改善,TiO2-WO3结构的薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为(1~3)×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性。最适宜的工作温度为120℃,在一些气体(如CO、H2S、C2H5OH、H2)中对NO2的选择性也大大提高。     

溶胶-凝胶法制备H2S气敏材料LaFeO3

以La(NO3)3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O和柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米LaFeO3.利用XRD和SEM对所合成材料的结构和形貌进行了表征,利用静态配气法测试了材料的气敏性能.研究了不同煅烧温度对LaFeO3气敏性能的影响.结果表明,600和800℃煅烧2h均可得到不规则的块状纯钙钛矿相的La...     

SnO2厚膜NO2新型气敏元件的研制

根据霍耳效应,用真空镀膜法制备之SnO2厚膜,制备了NO2新型气敏元件,并对其气敏性能进行了测试。结果表明:在一定的温度和湿度下,即使没有加热,元件对体积分数为20×10–6的NO2气体的灵敏度可达5.94,响应时间为36 s,恢复时间为22 s。因此,利用霍耳效应来制作气敏元件是一条可行的新思路。     

栅脉冲下AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

源于AlGaN/GaNHEMT器件的大量测试分析发现,栅脉冲条件下漏极电流比直流情况下减小了47%;随着信号频率的改变,漏极电流按μnCoxW[α (0.13 0.64f)VGS (0.13 0.32 f)VGS2](VGS-Vth)2/L的规律变化;脉冲信号宽度对漏电流崩塌影响较小.基于实验结果的理论分析认为,电子从栅极注入到栅漏之间并被表面态所俘获,在沟道中形成增加的耗尽层,使得沟道二维电子气浓度减小,从而导致形成电流崩塌效应的主要原因之一.该结论有助于AlGaN HEMT器件脉冲条件下电流崩塌效应理论解释和器件应用.     

LB单分子膜中电荷密度的确定

本文介绍了一种新的测定单层LB膜中电荷密度的C-V方法,解决了常规C-V方法的不精确问题。通过对硬脂酸C20H40O2膜中电荷密度的测定,表明此方法实用可行。     

高温氧化对SiC MOS器件栅氧可靠性的影响

SiC金属氧化物半导体(MOS)器件中SiO2栅氧化层的可靠性直接影响器件的功能.为了开发高可靠性的栅氧化层,将n型4H-SiC (0001)外延片分别在1 200,1 250,1 350,1 450和1 550℃5种温度下进行高温干氧氧化实验来制备SiO2栅氧化层.在室温下,对SiC MOS电容样品的栅氧化层进行零时击穿(TZDB)和与时间有关的击穿(TDDB)测试,并对不同干氧氧化温度处理下的栅氧化层样品分别进行了可靠性分析.结果发现,在1 250℃下进行高温干氧氧化时所得的击穿场强和击穿电荷最大,分别为11.21 MV/cm和5.5×10-4 C/cm2,势垒高度(2.43 eV)最接近理论值.当温度高于1 250℃时生成的SiO2栅氧化层的可靠性随之降低.