半导体金属氧化物气敏材料敏感机理概述

本文结合半导体金属氧化物的电学特性，从气体分子与半导体金属氧化物气敏材料相互作用的角度出发，对其气敏机理作一概述。由于半导体金属氧化物气敏机理与氧存在密切相关，因而从表面吸附、催化氧化反应的角度研究气敏机理对研究反应机理、提高气敏性能、开发新型气敏材料和掺杂剂有着重要的意义。     

MOS型CO气体传感器

<正> SnO_3栅MOS气体传感器是一种新型的MOS传感器,以金属氧化物SnO_2作为MOS晶体管的栅材料,当SnO_2层的厚度小于德拜长度时,吸附CO分子后与栅材料表面进行氧原子交换,致使栅材料中的电子浓度发生变化,由     

一种新型的SnO_2半导体气体传感器

本文提出了一种制作SnO_2气敏元件的新方法。通常,检测还原性(或可燃性)气体的气敏元件是由N型金属氧化物半导体所构成。当这种半导体与还原性气体接触时,其电阻值下降。相反,与氧化性气体接触,而电阻则升高。由此可知,气敏元件的导电率受到所吸附的气体影响。     

煤表面对多种气体分子混合吸附的微观机理

应用量子化学密度泛函理论,在6-311 g水平上对建立的吸附模型进行全优化.结果表明,煤的表面能够与多组分气体发生混合吸附.煤表面吸附氧、氮和二氧化碳分子组成的吸附态中,氧分子和氮分子在煤表面的侧链吸附,CO2则在苯环的上方.煤表面氨基上的C原子和N原子的电子向氧分子中的氧原子转移.煤表面吸附了二氧化碳和氮分子,氧分子所得的电子减少,表明如果煤表面吸附其它种类分子,则削弱了吸附氧的作用.吸附后O2的频率变化较大,N2和CO2的频率变化很小.煤表面与矿井采空区各种气体发生吸附时的亲和顺序为:氧气>水>二氧化碳>氮气>一氧化碳>甲烷.     

化学量传感器 第三讲 气敏元件及气体传感器

<正> (八)SnO2气敏元件 1. SnO2的气敏性质 SnO2是最重要的气敏元件材料。常用的SnO2是白色或浅灰色粉末,缓溶于热碱性溶液并分解,不溶于水、酸和醇中,其熔点为1127℃,属四方晶系。它是n型半导体,当吸附能接受电子的气体时(如O2),表面电子浓度减小,阻值增加;当吸附能给出电子的气体时(如H2),表面电子浓度增加,阻值减小。     

金属氧化物半导体气体传感器改性研究进展

金属氧化物半导体气体传感器在环境空气质量监测、有毒有害气体检测以及某些疾病初步诊断等方面具有良好的应用价值与潜力.综述了近些年针对提升金属氧化物半导体气体传感器性能的改性研究进展,从对本体材料掺杂、修饰以及复合等多方面探讨改性措施对金属氧化物半导体气体传感器性能的改善提升作用,并展望了金属氧化物半导体气体传感器未来的发...     

H2O和O2在Al(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用第一原理密度泛函理论中的广义梯度近似计算方法对H2O和O2分子在Al(111)表面的吸附性质进行了结构、能量和电子分析,系统研究了这2种气体分子在Al(111)表面的吸附行为及其与Al(111)表面的相互作用机理。计算结果表明：H2O分子易在Al(111)表面的top位吸附且构型倾斜时最稳定,整个吸附过程为弱的化学吸附;吸附过程中表面铝原子的电子向H2O分子发生转移,H2O分子自身的构型仅受微扰作用。O2分子在Al(111)表面的吸附倾向于以分子键平行于表面,表面铝原子向O2分子的电荷转移是O2分子解离的驱动力,吸附过程中O2分子易发生解离,解离后的氧原子稳定吸附于fcc位,其次为hcp位,整个吸附过程为强的化学吸附。     

氧分子在镍钛合金(100)表面吸附行为的研究

NiTi形状记忆合金作为一种广泛使用的生物医学材料，表面形成的氧化膜是其具有良好生物相容性的基础。氧分子在NiTi合金表面的吸附是其形成氧化膜的关键，应用离散变分Xα方法，首次对O2分子在B2结构NiTi(100)表面的吸附过程进行了理论研究，分别计算了在两种不同的O2分子吸附方式中Ti-O原子间的键级和电荷分布。结果表明：O2分子垂直接近NiTi(100)表面对其发生吸附更为有利。在吸附过程中，O2分子中只有一个氧原子被其最近邻的一个表面铁原子所吸附，而合金中其它表面原子及体相原子的电子结构没有变化。Mulliken集居数及局域态密度分析表明，吸附过程中铁原子与氧原子之间的相互作用主要是由2p(O)电子和4s，4p(Ti)电子贡献。     

金属氧化物半导体SnO2气敏传感器

SnO_2具有金红石型的晶体结构,禁带宽度约为 3.6 eV.由于Sn的电子亲合力不太强,晶态SnO_2都具有氧空位,故属于N型金属氧化物半导体.作为施主的氧空位,其能     

甲烷气体对煤吸附二氧化碳气体的影响研究

煤炭自燃是煤矿的主要灾害之一。不仅烧毁宝贵资源,还严重危害井下工作人员的安全与健康。CO₂气体灭火可以应用于矿井的防灭火工作。煤矿井下的气体是多种气体的混合物,煤对很多种气体具有吸附特性。运用量子化学理论高斯03软件包对二氧化碳气体在煤表面吸附时,甲烷气体对其吸附能力的影响进行研究。结果表明,当煤表面分别吸附1个和2个CO₂分子时,有1个CH₄分子存在会促进煤表面吸附CO₂分子。但当CO₂分子的个数大于2个时,有1个CH₄分子存在就会抑制煤表面吸附CO₂分子。因此,CH₄分子对煤表面吸附CO₂分子是有影响的。甲烷气体的含量能够影响煤对二氧化碳气体的吸附。     

金属氧化物半导体SO2气体传感器的研究现状

介绍了气敏机理,总结了近年来国内外基于金属氧化物半导体的SO2气敏材料的研究现状,指出了基于金属氧化物半导体SO2气体传感器的不足之处,提出设计复合材料、优化合成方法是提高SO2气敏材料敏感特性的研究方向.     

金属氧化物气敏传感器(V)

大多数实用气敏传感器是金属氧化物半导体或金属氧化物固体电解质材料制作的,所以,把它们分为氧化物半导体气敏传感器和氧化物固体电解质气敏传感器两类.前者利用待测气体与氧化物半导体的相互作用引起器件电导（或电阻）的变化来测定气体，后者 利用氧化物固体电解质制作的电池的电动势与气体浓度的关系来测定气体的．     

羟基--碳纳米管气体传感器气敏性的仿真研究

采用羟基修饰后的碳纳米管作为气体传感器的气敏材料,会使其响应灵敏度提高。利用密度泛函理论研究了两种气体分子（ Cl2和H2 S）在本征单壁碳纳米管（ SWCNT）和羟基修饰过的单壁碳纳米管（ SWCNT—OH）上的吸附。分析其态密度图,并尝试改变气体分子在碳纳米管上的吸附位置与方向,从吸附能的大小、电荷转移量的多少、吸附距离的远近上,为本征SWCNT,SWCNT—OH的气敏性和两种气体在碳纳米管上的最佳吸附位置姿态提供对比与理论分析。     

氧化物半导体的表面过程与气敏机理

本文讨论了金属氧化物表面的气—固,气—气反应及其相关的电子过程。这是金属氧化物半导体电阻型气敏传感器作用机理的基础。在此基础上,定性和半定量地解释了许多实验事实。     

金属氧化物气敏传感器（IV）

绝大多数金属氧化物气敏传感器的工作原理是基于待测气体的吸附和紧随着的表面 反应过程所引起的电导变化本章简要介绍金属氧化物的表面性质和表面反应过程, 作为 深入了解其气敏作用机理和改善气敏传感器性能的基础     

应用分子力学研究表面吸附能的可行性

为了节省计算时间和资源,研究真实体系的表面吸附问题,少数科研工作者采用分子力学研究分子的表面吸附问题。但是我们知道分子力学方法采用了“Born-Oppenheimer”近似,忽略了电子的运动,只计算与原子核位置相关的体系能量,因此不能求解与电子运动和分布相关的问题。然而表面吸附可以划分为物理吸附和化学吸附两种情况。在物理吸附过程中,分子的电子运动和分布并没有发生变化。而在化学吸附过程中,分子的电子运动和分布发生了变化。那么用分子力学来研究表面吸附中的物理吸附过程忽略化学吸附,到底会对最终的吸附分析造成多大的误差呢?用分子力学来研究表面吸附究竟是否可行呢?为了消除这些困惑,我们通过分子力学优化计算得到了TiO_2(110)表面对无机分子(H_2O,CO_2),有机小分子(CH_3OH,CHOOH,CH_2O),共轭分子(Bi-isonicotinic acid)的分子吸附能,并将这些吸附能与实验,其他量化计算(DFT,PM3)的结果进行对比。我们的数据表明,用分子力学计算得到的吸附能与实验值,量化计算值都相当接近。因此用分子力学来研究表面吸附是可行的。     

金属氧化物气敏传感器（Ⅳ）

绝大多数金属氧化物气敏传感器的工作原理是基于待测气体的吸附和紧随着的表面反应过程所引起的电导变化．本章简要介绍金属氧化物的表面性质和表面反应过程,作为深入了解其气敏作用机理和改善气敏传感器性能的基础．     

气——磁传感器特性研究

当前国内外研制的气体传感器,多采用半导体气敏材料与气体接触,伴随表面吸附或化学反应,而导致其导电性能变化来检测气体浓度。这种传感器的测量电极和加热丝与气敏材料构成元件,它不适于测量腐蚀性气体和在高温下使用;而气——磁传感器,供磁性能测定的感应线圈,是与测量气氛和气敏材料通过石英管隔开的,它可在高温和腐蚀性气氛中长期使用,适于化工生产中有毒气体的检测。     

医用电子鼻传感器系统的发展

医用电子鼻是一种特殊的电子鼻系统,与通用电子鼻一样,传感器系统是它的核心。现有的气体传感器主要有金属氧化物半导体型、电化学型、导电聚合物型、石英微天平等几种,但将它们用于医用电子鼻都还有不足,因为医用电子鼻对传感器系统有更高的要求,它要求气体传感器谱度更广、检测限更低、灵敏度和稳定性更好。     

基于分子筛薄膜探测神经类毒气的传感器研究

采用ZSM-5分子筛材料对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)气体进行了测试。分子筛材料因为具有选择性吸附分子的能力常被用来作为气体敏感材料,但因为其神经类气体极性较强,被吸附后难于解吸附,因此,分子筛材料很少用于检测神经类气体。利用合成的ZSM-5纳米分子筛作为吸附神经类气体DMMP的敏感材料,将其涂布在2个石英晶体微天平(QCM)上进行差频测试,以减小外界的干扰,并提出了用交变电场进行极性分子解吸附的新方法。DMMP气体的探测最小体积分数达到1×10-6,响应时间和解吸附时间分别小于20 s和90 s。