溶胶-凝胶法掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备掺钛SnO2薄膜,对不同掺杂浓度的薄膜进行XRD测试.在常温下对膜片在乙醇气氛中进行气敏光学特性测试.结果表明:掺钛薄膜在常温下对测试气体的反应时间比其他掺杂薄膜明显缩短,并且薄膜的灵敏度与掺杂浓度有关,10%掺钛SnO2薄膜的灵敏度在1800～2500nm波长范围保持在15%左右.     

Ag掺杂的SnO_2酒敏薄膜敏感特性研究

采用非醇盐溶胶—凝胶工艺在A l2O3基片上旋转涂敷制得掺Ag的SnO2薄膜。原子力显微镜和扫描电子显微镜分析显示:薄膜晶粒呈球形,600℃热处理粒径为20 nm左右。热处理温度升高,晶粒尺寸增大。气敏性能采用静态法测试,掺Ag薄膜对体积分数为50×10-6乙醇和汽油气体的灵敏度分别为32.7和4.9,与未掺Ag薄膜的14.4和7.2相比较,提高了乙醇气体灵敏度,抑制了汽油气体灵敏度,使选择性得到改善。直流加热条件下,试样电阻和电容在老化初期变化较大,数天后趋于稳定,复阻抗分析表明:长期稳定性与晶粒间界处电阻和电容值的变化有关,来源于晶界势垒高度和势垒宽度的变化,其本质可能是直流偏压作用下晶界层中的离子迁移。     

溅射Au对SnO_2/Fe_2O_3薄膜气敏特性的影响

通过直流溅射Au对PCVD方法制备的SnO2/Fe2O3双层薄膜的SnO2表面进行了修饰,并对修饰后的Au SnO2/Fe2O3薄膜的气敏特性进行了观测。结果表明,Au的催化作用使Au SnO2/Fe2O3薄膜气敏器件对CO,H2,C2H5OH等气体的灵敏度增大2～3倍,相应于最大灵敏度的工作温度均降低约60℃。这显示直流溅射Au是改善SnO2/Fe2O3双层薄膜气敏性能的一种有效手段。     

PPy-CeO2复合薄膜柔性NO2传感器的制备与气敏特性研究

以吡咯(Py)单体为前驱液,六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)为氧化剂,通过化学氧化聚合法与自组装相结合工艺在柔性聚酰亚胺(PI)衬底上制备聚吡咯-二氧化铈(PPy-CeO2)复合薄膜.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱分析(XPS)对纯PPy和PPy-CeO2复合材料进行了表征分析,结果表明PPy-CeO2呈典型的核-壳结构.在室温条件下研究了纯PPy薄膜和PPy-CeO2复合薄膜对二氧化氮(NO2)的响应特性,结果表明,PPy-CeO2复合薄膜传感器显示出更优的响应特性,灵敏度为纯PPy薄膜传感器的12.6倍,且具有良好的重复性和选择性.最后讨论分析了PPy-CeO2复合薄膜传感器的NO2敏感机理.     

PdO修饰的SnO2纳米球的制备及其气敏特性研究

通过溶剂热法和退火处理制备了不同浓度(0 mol％,2 mol％,5 mol％,10 mol％)PdO修饰的SnO2纳米球.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对材料的物相、元素种类和形貌进行了表征,并制成气敏元件,对氢气(H2)进行气敏测试.实验结果表明:5 mol％PdO修饰的SnO2纳米球气体传感器最佳工作温度为175℃,其对100×10-6氢气灵敏度达到19,是纯的SnO2纳米球的灵敏度的3倍.最后,对PdO修饰氧化锡纳米球气体传感器气敏机理进行了分析讨论.     

SnO_2-ZnO复合膜特性研究

用真空蒸发的方法,在1.33×10-3Pa的真空中,蒸发SnO2,ZnO获得超微粒结构的SnO2-ZnO复合膜。当复合膜中ZnO质量分数为20%时,SnO2-ZnO复合膜对乙醇气体的灵敏度为40,膜的方电阻值也较低,为0.01×103Ω/□。复合膜经热处理后,其电学性能也得到改善,当温度t=600℃时,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜热处理后,其膜对乙醇气体有较高的选择性,灵敏度为60。当t=400℃时,对掺有Sb2O5质量分数为450×10-6,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜进行热处理,其方电阻仅为0.003×103Ω/□,具有优良的导电性能。     

磁控溅射纳米SnO_2薄膜的气敏特性

采用磁控溅射制备SnO2薄膜气敏元件,测试了气敏元件的性能,研究了SnO2薄膜气敏元件薄膜厚度、元件加热功率和环境温度和湿度对元件的影响,气敏元件具有很好的灵敏度和选择性特性,对其敏感机理进行了探讨。     

TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究

采用蒸发诱导自组装工艺制备了TiO2-SnO2介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法,研究了不同掺杂量SnO2对TiO2元件气敏性的影响,并通过测定电化学阻抗谱,分析了介孔金属氧化物的气敏机理。结果表明:随着SnO2掺杂量的增加,TiO2元件对乙醇气体灵敏度也随之提高,而初始响应温度则随之降低。在250℃时,20%-TiO2和SnO2元件对体积分数为500×10-6乙醇的灵敏度分别为13.24和14.26。阻抗分析表明:复合氧化物对还原性气体敏感过程具有明显容抗特征。     

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.     

喷墨打印制备的SnO_2薄膜的气敏特性

简介了喷墨打印制备薄膜技术的优势与特点,配制了SnO2前驱溶液墨水,并利用该技术在金叉指氧化铝基片上喷镀SnO2前驱溶液墨水,而制得了SnO2气敏薄膜元件。利用XRD分析了SnO2薄膜的晶体结构。通过控制喷打墨水的次数,方便地控制了最终薄膜的厚度。并初步探讨了喷墨打印次数对最终薄膜元件性能的影响。当薄膜只喷打一次时,具有极高的电阻值,而且灵敏度比较低。而随着喷打次数的增加,即薄膜厚度的提高,薄膜电阻也随之降低,并对乙醇具有较好的气敏性能。     

表面等离子共振Ag-SnO_2薄膜光化学气体传感器

提出一种新型的Ag-SnO2复合膜H2S光化学表面等离子共振(SPR)气体传感器结构。结构中使用一只金红石材料作成的棱镜作为耦合棱镜,在棱镜的底边采用射频溅射技术制作Ag-SnO2复合膜(CuO为掺杂质),Ag膜和SnO2膜的厚度分别为50 nm和100 nm,在复合膜上设置待测气体的样品池。在白光入射激励下,复合膜的分界面发生SPR现象。实验结果表明:SPR的波长与H2S气体的体积分数基本呈线性关系。     

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.     

苯甲酸溶胶-凝胶法制备ZnFe2O4气敏材料

以苯甲酸为凝胶剂,用溶胶-凝胶法制备ZnFe2O4粉体,通过XRD,SEM等手段对粉体的晶体结构、形貌等进行表征,结果表明：产物为尖晶石结构,颗粒分布比较均匀。采用静态配气法测定材料的气敏性能,发现以ZnFe2O4为基体的气敏元件的最佳煅烧温度为700℃,在175℃的工作温度下对100×10^-6 H2S气体的灵敏度高达126,并具有选择性好,响应—恢复时间短,稳定性好等特点。     

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.     

多孔硅的I-V特性及NO2气敏特性研究

采用双槽电化学腐蚀法在p+单晶硅表面制备多孔硅层,然后在多孔硅表面沉积形成Pt薄膜电极,制备出多孔硅气敏元件样品.利用SEM技术分析多孔硅的表面形貌,研究了腐蚀条件对多孔硅的孔隙率、横向I-V特性及低浓度NO2气敏特性的影响.结果表明,多孔硅的横向I-V特性表现出非整流的欧姆接触;多孔硅的孔隙率及其对低浓度NO2的灵敏度均随腐蚀电流密度的增大而增加.当腐蚀电流密度为90 mA/cm2,腐蚀时间为30 min时,所得多孔硅气敏元件对体积分数为200×10-9的NO2的灵敏度可达到5.25,响应时间与恢复时间约分别为14 min与10 min.     

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。     

聚乙烯吡咯烷酮改进TiO2薄膜的可见光增强氧敏特性

室温下工作的半导体气敏材料是一个有吸引力的研究方向。本文以钛酸四丁酯和乙醇胺为主要原料,用溶胶-凝胶法在氧化铝陶瓷片上制备了一种TiO2气敏膜。在可见光照射下,这种气敏膜在室温附近就有明显的可见光增强氧敏性;通过不同溶胶体系的对比,溶胶中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP),烧结后的TiO2膜光增强氧敏性最好,但在添加PVP的同时再添加柠檬酸,则光增强氧敏性下降;扫描电镜下观察,添加PVP的溶胶烧结后获得一种多孔结构的TiO2膜;而不加PVP,或添加PVP的同时再添加柠檬酸的溶胶烧结后获得的是一种连续,致密和有微裂纹的的TiO2膜。对上述PVP促进多孔结构形成的机理进行了分析,最后对半导体可见光增强气敏性的原理和气敏材料改进的方法进行了简要的讨论。     

Hydrogen gas sensor based on nanofibers TiO2-PVP thin film at room temperature prepared by electrospinning

Microsystem Technologies - TiO2/PVP nanofibers (NFs) have been deposited onto glass substrate by electrospinning method. X-ray diffraction analysis confirms the formation of anatse phase with high...     

Ozone and gamma radiation sensing properties of In2O3:ZnO:SnO2 thin films

Both gamma radiation and ozone sensing properties of mixed oxides in the form of thin films are explored. External effects, such as radiation and ozone, cause defects in the materials it interacts with and, consequently, it causes changes in their properties. These changes manifest themselves as the alterations in both the electrical and the optical parameters, which are being measured and employed for dosimetry sensor development. An Edwards E306A thermal coating system was used for In₂O₃:ZnO:SnO₂ (90%:5%:5%) films deposition. For the electrical properties measurements, Cu electrodes were manufactured on the glass substrate via thermal evaporation of Cu; then AZ5214 photoresist was spin-coated over it and exposed to ultraviolet (UV) light via the acetate, containing the desired electrodes patterns. After the exposure, the substrate was placed in Electrolube PDN250ML developer solution and then rinsed in water and placed in the etching solution of SEMO 3207 fine etch crystals to reveal the electrode pattern. The optical properties of In₂O₃:ZnO:SnO₂ thin films were explored using CARY 1E UV–visible spectrophotometer. The values of the optical band gap E_opt are estimated in the view of the Mott and Davis’ theory. Doping of In₂O₃ with 5% ZnO and 5% SnO₂ dramatically changes the overall structure of the film and thus affects its sensing to gamma radiation and ozone. Mixing metal oxides in certain proportions provides a tool for controlling the sensors response. This paper is an extended version of the SPIE-6589-45 paper, presented at SPIE Microsystem Technologies Conference, Las Palmas, 2–4 May 2007.     

The electrical and optical properties of AZO thin film under different post-annealing temperatures

In this study, the Aluminum element doped zinc oxide (Al:ZnO) thin film was deposited on the Corning glass substrate by RF magnetron sputtering technology and annealing treatment. After sputtering, all thin films are then annealed on nitrogen atmosphere and temperature of 300, 500 and 550 °C, respectively. The structural, electric and optical characteristics were then investigated. All films illustrate strong (002) for ZnO and (335) for Al preferential orientation by using XRD analysis. The lower resistivity can be observed at nitrogen annealing and temperature of 400 °C. The transmittance property of AZO thin film exhibited an excellent transparency in the visible light range. The transmittance reached to nearly 81.4 % for all Al:ZnO film. It can be clearly observed that the grain size of AZO thin film is very uniform by utilizing SEM technology.