Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究

研究以贵金属Pd作为掺杂剂的ZnO纳米线敏感元件的乙醇气敏性能。采用水热法在叉指电极上直接制备出具有c轴取向的ZnO多晶纳米线。用SEM,XRD和EDS分析手段观测了材料的微观结构,并对其乙醇气敏性能进行了测试。实验结果表明:对于体积分数为200×10-6的乙醇气体,Pd掺杂的ZnO纳米线在灵敏度(8.17)、工作温度(325℃)和响应恢复时间(15,8s)上优于纯的ZnO纳米线。最后,对Pd掺杂的气敏机理进行了讨论。     

退火对ZnO薄膜特性的影响与紫外探测器的研制

利用射频磁控溅射技术在SiO2/n-Si和石英玻璃衬底上制备了具有C轴择优取向的ZnO薄膜,研究了退火对ZnO薄膜特性的影响,并在以SiO2/n-Si为衬底、退火温度为900℃的薄膜上制作了Ag-ZnO-Ag肖特基型和Au-ZnO-Au光电导型MSM叉指结构的紫外探测器。所制作的两种MSM紫外探测器在350 nm波长紫外光照下电流增加,在紫外波段有较高的响应度,光响应度峰值在370 nm附近。     

ZnO纳米器件在紫外线强度监测报警中的应用

采用水热方法,在光刻好的叉指电极间实现了ZnO纳米线的生长,制备出金属-半导体-金属（MSM）ZnO纳米线紫外探测器件,对其在暗场、紫外光下的I-V特性以及开关响应特性进行了测试。以S3C6410微处理器为核心,使用嵌入式Linux操作系统平台、Qt creator应用开发环境,设计了一种基于该探测器件的紫外线强度监测报警系统,实现了在实验室、环境污染监测等方面的紫外线强度实时监测和声光报警功能,该系统具有成本低、精度高、响应迅速的优点。     

氩氧比对ZnO薄膜特性的影响与紫外探测器的研制

利用射频磁控溅射技术在SiO2／n—Si和玻璃衬底上制备ZnO薄膜,研究了溅射气体氩氧比对薄膜特性的影响,在氩氧比为2：3下所制备的ZnO薄膜c轴择优取向相对较好,薄膜的颗粒随氩氧比的增加而增大,所制备的薄膜在可见光均具有较高的透射率,吸收边在360-380nm附近;并在以SiO。／n—Si为衬底,氩氧比为2：3,经过退火处理的ZnO薄膜上制作Ag-ZnO—Ag肖特基MSM叉指结构的紫外探测器,所制作的探测器在5V偏压下漏电流为3．3×10^-8A,在紫外波段有较高的响应度,光响应度峰值在365nm附近。     

ZnO薄膜紫外探测器的研制

利用射频磁控溅射技术在SiO2/n-Si衬底上制备了ZnO薄膜,并在薄膜上制作了Ag-ZnO肖特基二极管和Ag-ZnO-Ag肖特基MSM叉指结构的紫外探测器。所制备的ZnO薄膜具有良好的c轴择优取向,表面平整,在可见光范围具有较高的透射率,吸收边在370 nm附近;所制作的肖特基二极管显示了良好的整流特性,有效势垒高度约为0.65 eV;所制作的MSM紫外探测器在5 V偏压下漏电流为3.3×10-8A,在紫外波段有较高的响应度,光响应度峰值在365 nm附近。     

氧化锌基乙醇气体传感器研制及特性研究

利用水热法合成了不同形貌的ZnO基纳米结构气敏材料,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)对其进行了结构表征和分析。制备成旁热式气体传感器,测试了其对乙醇(C2H5OH)的气敏特性。实验结果表明：基于ZnO纳米花制作出的传感器比纳米球状传感器对C2H5OH具有更高的灵敏度,在200oC下对50ppm的C2H5OH灵敏度为34.7,是球状ZnO基传感器的1.7倍;两种ZnO基传感器对C2H5OH均表现出较好的重复性,在最佳工作温度下对C2H5OH的响应恢复时间均在15秒以内;最后对ZnO基C2H5OH气体传感器的气敏机理进行了讨论。     

基于ZnO传感器的高流速气体压力测试

针对机械系统中气体轴承间气膜压力的分布检测,提出并研发了一种基于ZnO传感器的检测方法。ZnO纳米颗粒敏感材料采用化学沉淀法制备;用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。利用ZnO传感器的响应电压与动态气体压力的关系,成功测试出高压动态气体的压力。分析了氧气吸附、压电效应和热传导对响应电压的影响,拟合出对应的气体压力-响应电压关系曲线,本研究为高流速气体压力的测试提供了一种新途径。     

氧化钨纳米线修饰多孔硅结构的制备及NO2气敏性能研究

针对多孔硅气敏传感器在室温下对NO2气体灵敏度较低、选择性不强的问题,采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,然后在多孔硅顶部溅射沉积金属钨薄膜并经高温热处理氧化形成WO3纳米线,制备出WO3纳米线修饰多孔硅结构及其气敏传感器,对WO3纳米线/多孔硅材料进行了SEM和XRD分析,测试了传感器室温下对NO2的气敏特性。结果表明,制备WO3纳米线的最佳热处理条件是700℃,此温度下增加金属钨膜溅射时间可提升WO3纳米线的生长密度? 所制备的传感器对NO2气体表现出反型气敏响应,特别是溅射1min金属钨的样品显示出优异的NO2室温探测能力与选择性,对4×10-6NO的气敏灵敏度是单纯多孔硅样品的 5.8倍。     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

类积木状ZnO气体传感器的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了类积木状ZnO纳米结构,利用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)对制备的ZnO纳米结构的物相、化学组分及微观形貌进行了表征与分析。对基于ZnO纳米结构的气体传感器进行甲烷气敏特性测试,测试结果表明:该传感器的最佳工作电压为5 V,在该电压下对体积分数为200×10-6甲烷气体的灵敏度可高达55.4%,最低检测限为1×10-6。     

Fabrication of ultraviolet photoconductive sensor using a novel aluminium-doped zinc oxide nanorod-nanoflake network thin film prepared via ultrasonic-assisted sol-gel and immersion methods

Unique and novel thin films with aluminium (Al)-doped zinc oxide (ZnO) nanostructures consisting of nanorod-nanoflake networks were prepared for metal-semiconductor-metal (MSM)-type ultraviolet (UV) photoconductive sensor applications. These nanostructures were grown on a glass substrate coated with a seed layer using a combination of ultrasonic-assisted sol-gel and immersion methods. The synthesised ZnO nanorods had diameters varying from 10 to 40 nm. Very thin nanoflake structures were grown vertically and horizontally on top of the nanorod array. The thin film had good ZnO crystallinity with a root mean square roughness of approximately 13.59 nm. The photocurrent properties for the Al-doped ZnO nanorod-nanoflake thin films were more than 1.5 times greater than those of the seed layer when the sensor was illuminated with 365 nm UV light at a density of 5 mA/cm². The responsivity of the device was found to be dependent on the bias voltage. We found that similar photocurrent curves were produced over eight cycles, which indicated that the UV sensing capability of the fabricated sensor was highly reproducible. Our results provide a new approach for utilising the novel structure of Al-doped ZnO thin films with a nanorod-nanoflake network for UV sensor applications. To the best of our knowledge, UV photoconductive sensors using Al-doped ZnO thin films with a nanorod-nanoflake network have not yet been reported.     

基于ZnO/Glass声表面波器件的高速紫外传感特性研究

基于氧化锌/玻璃(ZnO/Glass)结构的声表面波(SAW)器件可以用来制作性能优良的紫外探测器。使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics仿真了该种结构的声表面波器件,并得到其S11参数。基于仿真结果,制备了相应的SAW器件,实验所用ZnO薄膜采用直流反应磁控溅射方法沉积,所制备的ZnO薄膜呈(0002)取向。基于该种结构的SAW紫外探测器对紫外光的反应时间仅3 s,其紫外探测的灵敏度高达36.4×10-6/mW/cm2。     

试验设计优化Mn掺杂ZnO纳米催化剂的制备

按2⁵部分因子试验设计安排实验,以光催化降解甲基橙（MO）溶液脱色率DC（%）为目标值,考察掺锰量V_MnNO3、熟化温度T₁、熟化时间t₁、煅烧温度T₂和煅烧时间t₂对制备的Mn掺杂纳米ZnO光催化性能的影响,经分析确定影响产品光催化性能的主要因素为V_MnNO3、T₁和T₂。以此3因素按3²全因子试验设计进行实验并分析试验结果,获得Mn掺杂纳米ZnO光催化剂的优化制备条件为V_MnNO3=0.5mL、T₁=70℃、t₁=15min、T₂=600℃和t₂=2.5h。0.05g优化制备产品在紫外光照射下光催化降解100mL10mg/L的MO溶液30min的DC实验平均值为95.58,与Minitab软件对产品的优化预测值95.75的相对误差仅为-0.18%;在可见光下降解MO溶液120min的DC实验平均值为65.11。XRD和SEM对优化产品的表征表明,其主要由粒径分布在（20～30）nm的不规则的颗粒状纳米ZnO组成。由紫外-可见分光光度计测定并计算得出优化产品的带隙能E_g约为3.25eV,较同等条件下制得的纳米ZnO带隙能E_g（3.36eV）低0.11eV。     

基于环形微热板的ZnO微气体传感器设计

提出一种新型的设有环形结构微热板的硅基ZnO微气体传感器。利用ANSYS软件,将环形电极结构与传统的蛇形结构进行温度分布的模拟仿真,发现该结构能供给传感器更高的温度且中心温度分布均匀,进而解决了现有传感器功耗大的缺点。通过对RF磁控溅射ZnO薄膜的工艺摸索,得出了适宜作气敏薄膜的制备参数。该传感器在250℃下对（200-1000）×10-6CH4气体有很好的响应。     

光子晶体的研究及其在传感器中的应用

光子晶体是指具有光子带隙(PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构。按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数,可以将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。光子晶体传感器应用包括应变传感器、温度传感器、化学传感器、光子晶体光纤传感器、长周期光纤光栅(LPFG)生物传感器、LPFG化学传感器等。本文从光子晶体传感器的概述、研究现状和应用几方面对光子晶体传感器的应用进展进行了综述,希望对光子晶体传感器有一个比较全面的了解。     

一种新型FBG微力传感器

设计并制备了一种新型微力传感器。将光纤Bragg光栅(FBG)用聚氨酯封装成柱状,将其一端固定在外壳底板上,另一端和杠杆的一端固定,通过杠杆原理起到对微力的增敏作用。当作用力在0~1.666 N变化时,该传感器的灵敏度为0.952 nm/N,是裸光纤拉力灵敏度的3.81倍。通过改变杠杆比例可以使该结构满足不同的测量范围和灵敏度。     

Selective determination of urea using urease immobilized on ZnO nanowires

Well-aligned zinc oxide (ZnO) nanowire arrays were fabricated on gold-coated plastic substrates using a low-temperature aqueous chemical growth (ACG) method. The ZnO nanowire arrays with 50–130 nm diameters and ∼1 μm in lengths were used in an enzyme-based urea sensor through immobilization of the enzyme urease that was found to be sensitive to urea concentrations from 0.1 mM to 100 mM. Two linear sensitivity regions were observed when the electrochemical responses (EMF) of the sensors were plotted vs. the logarithmic concentration range of urea from 0.1 mM to 100 mM. The proposed sensor showed a sensitivity of 52.8 mV/decade for 0.1–40 mM urea and a fast response time less than 4 s was achieved with good selectivity, reproducibility and negligible response to common interferents such as ascorbic acid and uric acid, glucose, K⁺ and Na⁺ ions.     

不同形貌ZnO气敏材料的制备及影响气敏性因素分析

以锌盐和碱为原料,采用水热和溶剂热法合成了三种形貌的氧化锌粉体,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对产物的结构和形貌及表面化学状态进行了表征,并将粉体制备成厚膜型气敏元件,测试了其对几种还原性气体的气敏性能,结果表明:在工作温度为395℃时,三种形貌氧化锌对相同浓度的同种测试气体的灵敏度大小顺序为:菜花状氧化锌﹥棒状氧化锌﹥六棱柱状氧化锌。并对影响氧化锌材料气敏性的各种因素进行了分析。