高稳定性的γ－Fe_2O_3的合成及其气敏性能研究

本文采用空气氛化Ｆｅ（ＣＯ＿３）＿ｘ（ＯＨ）＿（２（１－ｘ））悬浮液体系，控制体系的ｐＨ和掺入适量的钇元素，合成出纳米级铁黄γ－ＦｅＯＯＨ微晶。由ＤＴＡ－ＴＧ和ＸＲＤ分析得出，由γ－ＦｅＯＯＨ直接脱水得到的γ－Ｆｅ＿２Ｏ＿３样品，具有很好的热稳定性，其γ－α相变温度可达７２５℃，且粒径为纳米级，并具有很好的气敏灵敏度和选择性。６００℃烧结的气敏元件，对液化石油气（ＬＰＧ）的灵敏度Ｓ大于７０；而在７００℃下烧结的元件，对Ｃ＿２Ｈ＿２灵敏度Ｓ大于４０；它们均对选定测试的气体ＣＯ、Ｈ＿２、汽油（Ｐｅｔｒｏｌ）。Ｃ＿２Ｈ＿２和ＬＰＧ有很好的选择性。     

掺杂方式对α─Fe_2O_3气敏特性的影响

用化学沉淀法和升温水解法合成了纯α─Ｆｅ２Ｏ３和ＳｎＯ２掺杂的α─Ｆｅ２Ｏ３，用ＸＲＤ和ＴＥＭ研究了掺杂方式对α─Ｆｅ２Ｏ３微观结构的影响，用静态气敏测试方法研究了掺杂方式对α─Ｆｅ２Ｏ３气体灵敏度和电阻的影响结果表明：水解法α─Ｆｅ２Ｏ３颗粒微细（～４０ｎｍ），阻值适中（数百ｋΩ），而且气体灵敏度高     

多层薄膜气敏材料研究概况

总结了国内外近年来多层落膜气敏材料的研究状况，对研究结果进行了综合分析和比较，总结了一些多层薄膜的制备方法及气敏性能的优缺点，并对多层薄膜材料性能比单层薄膜有明显改善的原因做了初步探讨。在此基础上提出了多层薄膜敏材料研究方向的看法。     

多层结构半导体气敏元件制备工艺探索

按照多层结构半导体气敏元件设计,制备介质浆料作为加热层和气敏层间的隔离材料,实现在陶瓷基板的同侧制作加热层和气敏层,降低平面式半导体气敏元件工艺难度。在陶瓷基板的另一侧制作隔热层,降低气敏元件功耗。与传统陶瓷管芯旁热式结构相比,该结构可以采用印刷工艺制作,提高了产品之间性能的一致性。     

电弧等离子体法制备的纳米α－Fe_2O_3的气敏特性

用电弧等离子体法制各纳米α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３并研究其气敏特性，结果表明，在没有掺杂的情况下，纳米α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３就具有较好的气敏特性。其原因是纳米粒子具有较大的比表面积和较高的晶界比例，从而导致对气体的吸附能力和扩散能力增强。本文用原位ＸＲＤ方法研究了纳米α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３的气敏机理，结果表明，在还原性气氛和加热条件下，α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３并没有被还原成Ｆｅ＿３Ｏ＿４，其气敏机理主要是表面效应控制型。     

气敏元件的技术改造—薄膜气敏元件的开发

简要叙述了气敏元件技术改造的情况,介绍了研制薄膜气敏元件的工艺流程和芯片结构以及我们已研制出的薄膜元件(SnO2,ZnO,Fe2O3,TiO2,ZnSnO3)的气敏特性和温耗特性。     

膜厚影响SnO_2厚膜型气敏元件敏感特性的研究

采用丝网印刷技术制备不同膜厚ＳｎＯ２厚膜气敏试样,在不同温度下进行热处理后测定了试样的阻温曲线和对乙醇气体的灵敏度,结果表明制备不同膜厚试样的气体灵敏度不同,阻温曲线也不同．要制备灵敏度高、一致性好的气敏器件,调整控制膜厚和及其热处理温度至关重要．     

采用粉末溅射的SnO2/CeO2薄膜气敏材料及元件

为改善气敏元件的性能 ,提高稳定性 ,采用粉末反溅研制了 SnO2/CeO2乙醇敏感材料 ,结果 表明灵敏度在 CeO2掺杂范围 4%- 32%、膜厚 100- 180nm时较佳 ,特征时间τ与膜厚 l遵循 τ∝ l2规律 ,研制出乙醇灵敏度 20- 80、特征时间 < 15s的微型平面旁热式 SnO2气敏元件 ;元件 灵敏度测试存在一个 4.5- 10.5V相对稳定的测试电压区间 ,且在湿度影响下显著降低.     

Ag掺杂SnO_2气敏元件性能的研究

在油酸钠作用下,以锡粒和浓硝酸为原料,采用硝酸氧化法制备前驱体,再掺杂一定质量分数的Ag,于600℃下灼烧得到Ag掺杂SnO2粉体材料。将合成材料制备成旁热式气敏元件,采用静态配气法对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、甲醇和乙醇等进行气敏性能测试。结果表明:SnO2纳米粉体中掺杂Ag元素可显著提高材料对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、甲醇和乙醇等气体的灵敏度,并具有较快的响应和脱附速度。     

陶瓷衬底上淀积薄膜α－Fe_2O_3材料的微结构和气敏特性研究

本文用常压化学气相淀积（ＡＰＣＶＤ）工艺在陶瓷衬底上成功地制备出了具有超微粒结构的α－Ｆｅ_２Ｏ_３气敏薄膜．对所制备的薄膜进行了Ｘ射线衍射分析和扫描电子显微分析（ＳＥＭ）．研究了淀积工艺条件对α－Ｆｅ_２Ｏ_３薄膜的粒度的影响．气敏特性研究表明，用ＡＰＣＶＤＩ艺制备的超微粒α－Ｆｅ_２Ｏ_３薄膜对烟雾呈现出很高的灵敏度和良好的选择性，这种薄膜可用于感烟探测器．     

Y2O3-SnO2常温气敏薄膜的Sol-Gel制备及性能研究

以无机盐ＳnCl2.2H2O,Y(NO3)3.6H2O为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶－凝胶工艺制备了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO２薄膜,采用差热－失重分析研究了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO2干凝胶粉末的热分解、晶体过程。研究了Ｙ２Ｏ３－ＳnO2薄膜的电学和气敏性能,从实验中得到了Ｙ２Ｏ３掺杂份量对ＳnO2薄膜电学及气敏性能的影响。实验表明Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO2薄膜在常温下对ＮＯx具有较好的灵敏度的选择性,并具有较好的响应恢复性能,在常温下对Ｈ２Ｓ气体也具有一定的灵敏度。     

SnO2气敏薄膜在SnO2／Fe2O3双层结构中成核及生长过程的模拟

用ＳＥＭ对ＳｎＯ２／Ｆｅ２Ｏ３样品的断面结构进行了观察研究，发现ＳｎＯ２是在Ｆｅ２Ｏ３柱状结构的间隙中开始生长的，据此提出了双层膜结构生长热力学模型，由模型推出的结论与实验结果吻合。计算结果表明，ＳｎＯ２在Ｆｅ２Ｏ３薄膜的间隙中生长速度很快，而后逐渐变慢，达到稳定沉积速率，在这种沉积速率下形成ＳｎＯ２的柱状结构。ＳｎＯ２膜的这种沉积方式使得Ｆｅ２Ｏ３与其接触面积很大，两者结合十分牢固。     

SnO2/Fe2O3双层薄膜的界面结构及其对气敏特性的影响

本文给出用等离子化学气相沉积 (PCVD)技术制备的SnO2 /Fe2 O3 双层薄膜结构的俄歇谱 (AES)剖面分析、透射电镜 (TEM)断面形貌和扫描电镜 (SEM)表面形貌的实验研究结果。AES剖面分析和TEM断面形貌图显示在SnO2 与Fe2 O3 界面区有一个约 35nm厚的过渡层存在 ,其质地松散。实验还发现这个界面过渡层的存在缓解了层间应力 ,增强了SnO2 薄膜的附着力 ,对该双层膜的气敏特性有明显的控制作用 ;但当SnO2 层厚大于 2 70nm时 ,其控制作用几乎完全消失     

多层气敏薄膜表面吸附及界面扩散的研究

制备了ＳｎＯ３／ＺｎＯ及ＺｎＯ／ＳｎＯ３多层结构的气敏薄膜，用能谱结合氩离子刻蚀的方法及Ｘ射线衍射法，对薄膜的表面吸附。膜间的相互与组成等进行了研究，结果表明：薄膜表面存在少量的吸附多层膜中锌的扩散远比锡一个模型，对吸附现象作了初步的解释，讨论了造成锌锡扩散的原因。     

α－Fe_2O_3气敏陶瓷的研究

本文比较全面地介绍了十几年来国内外对α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３气敏陶瓷的研究状况，并对其中典型的研究结果进行了分析和比较，总结出了一些带有一定普遍意义的规律；同时也提出了研究中存在的一些问题。最后，本文提出了我们对α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３陶瓷气敏性来源的看法，并着重指出了先前没有被大多数研究者引起足够重视、且对功能陶瓷来说是至关重要的问题，即α－Ｆｅ＿２Ｏ＿３陶瓷的显微结构及其与气敏性之间的关系。在此基础上我们提出了今后研究方向的一些看法。     

α-Fe_2O_3基纳米陶瓷制备的CO气敏元件

报道了本课题组对α－Ｆｅ２Ｏ３基纳米陶瓷制备的ＣＯ气敏元件的中试工作，结果表明中试批量制得的元件能耗低、对ＣＯ有高的灵敏度、良好的选择性及稳定性，制件的成品率较高、成本低。现正着手准备工业规模生产。     

SnO2光敏,气敏元件的性能研究

报道了用常压蒸发法制备的ＳｎＯ２薄膜的光敏性能和用烧结法制备的圆珠状气敏元件的气敏性能。初步探讨了其结构与机理。指出进行集光敏、气敏全一体的传感器的研究。     

In2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件及其气敏性研究

本文提出利用金属氧化物半导体材料制备光波导气敏元件,检测挥发性有机物蒸汽的新方法.通过溶胶凝胶法制备了 In2O3 粉末并用 X-衍射对样品进行表征.采用提拉法在锡掺杂玻璃光波导表面制备 In2O3 薄膜,研制了 In2O3 薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件,并对挥发性有机蒸汽进行检测.实验结果表明该元件对二甲苯具有较好...     

膜厚影响SnO2厚膜型气敏元件敏感特性的研究

采用丝网印刷技术制备了不同膜厚SnO2厚膜气敏试样,在不同温度下进行热处理后测定了试样的阻温曲线和对乙醇气体的灵敏度,结果表明制备不同膜厚试样的气体灵敏度不同,阻温曲线也不同。要制备灵敏度、一致性好的气敏器件,调整控制膜厚和及其热处理温度至关重要。     

基于正交试验的La_2O_3掺杂SnO_2气敏传感器的研究

以SnO2纳米粉和La2O3纳米粉为原料,采用高能球磨技术,结合正交试验设计,制备了经过高能球磨的纯SnO2纳米粉体和掺杂适量La2O3的SnO2纳米粉体。利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯SnO2厚膜气敏传感器及掺杂一定量La2O3的SnO2厚膜气敏传感器。并对其本征电阻及其对乙醇、汽油、丙酮、氢气和CO等气体的敏感特性进行了测试。结果表明各因素对综合气敏性能影响的显著性水平由大到小依次为La2O3掺杂浓度〉烧结时间〉老化时间〉烧结温度。同时,通过分析还得到了最佳组合工艺。La2O3掺量为5%（质量分数）,烧结时间为2h,老化时间为7d,烧结温度为650℃条件下制备的气敏元件的综合气敏性能最好,其中对1.0×10-3乙醇蒸气的灵敏度达107.2,对相同浓度的干扰气体的选择性分别为S乙醇/S汽油=11.3,S乙醇/S丙酮=9.1。