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。     

磁控反应溅射SnO2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜。探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理。对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150~400nm为宜,一般膜厚在250nm时较为敏感。在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3min缩短到0.5s以下。     

Cr_2O_3掺杂TiO_2纳米粉体的制备及气敏性能研究

以钛酸四丁酯、硝酸铬为原料,采用sol-gel法制备了w(Cr2O3)为0~30%的Cr2O3-TiO2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对乙醇、CO、NO2等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体材料颗粒粒径小,且均匀;工作电压为4.0 V时,由w(Cr2O3)为20%的粉体在800℃烧结制得的气敏元件对体积分数为30×10–6的乙醇的灵敏度最高可达282,且具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是10 s和24 s。     

自组装型SnO2纳米线超低浓度H2传感器的研制

采用FESEM及气敏传感器测试系统,研究了用自组装方式制备的SnO2纳米线气敏传感器的氢敏特性。结果表明:在工作温度为200℃时,对于超低浓度[(2~8)×10–6]的氢气具有0.58~1.00的探测灵敏度及3 s的响应时间和10 s的恢复时间。继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米线的优良的比表面特性及其尺度(30~40 nm)低于德拜长度(43 nm)等角度,解释了此传感器对超低浓度氢气具有良好气敏特性的原因。     

sol-gel法制备Yb_2O_3掺杂纳米SnO_2及气敏性能研究

以SnCl_4·5H_2O与柠檬酸为原料,采用sol-gel法制备了掺杂质量分数w(Yb_2O_3)为0~1.0%的Yb_2O_3-SnO_2纳米粉体。利用XRD、TEM等测试手段分析了粉体的微观结构,采用静态配气法测试了由所制粉体制成的气敏元件对NO_2、Cl_2、H_2、H_2S、乙醇、甲醛等气体的气敏性能。结果表明:用该法得到的粉体颗粒粒径小,且均匀;工作温度为100℃时,由掺杂w(Yb_2O_3)为0.4%的SnO_2粉体,在烧结温度600℃制得的气敏元件,对体积分数为30×10–6的NO_2的灵敏度最高可达18224,且该元件具有较好的响应–恢复特性,响应时间和恢复时间分别是20s和15s。     

Pt—WO3薄膜气敏传感器的气敏性能研究

用直流反应磁控溅射法制备了Pt-WO3气敏薄膜,进行了薄膜晶体结构和表面形貌的分析,研究了添加Pt对WO3电学和气敏特性的影响。实验证明:当Pt膜厚为4 nm时,WO3薄膜对气体的敏感特性得到改善,对φ(NO2)=5×10-6和φ(NH3)=10×10-6的工作温度均降低了50℃,灵敏度分别达到11.5和900,是纯WO3薄膜的2~3倍,且响应时间缩短。     

Sol-gel法制备ZnO-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

以钛酸丁酯的水解反应制备了ZnO掺杂的纳米TiO2厚膜。通过XRD和SEM对不同退火温度下制备出的不同掺杂量的ZnO-TiO2粉体进行物相分析和表面形貌比较,并利用气敏测试系统检测其气敏特性。讨论了掺杂量和退火温度对ZnO-TiO2厚膜气敏特性的影响,同时分析了其气敏机理。结果表明:700℃退火,w(ZnO)=4%的ZnO-TiO2结晶尺寸达到26.8 nm,体现出对丙酮蒸气单一的选择性,灵敏度为8 913,响应和恢复时间均为2 s。     

Al掺杂ZnO厚膜的sol-gel法制备及其气敏性能研究

以硝酸锌、硝酸铝和氢氧化钠为原料,采用sol-gel法制备铝掺杂的纳米氧化锌厚膜(样品),并利用XRD和SEM对其微观结构进行了表征。研究了铝掺杂量和退火温度对ZnO厚膜的气敏性能的影响。结果表明:700℃退火、掺w(Al)为2.9%的样品对体积分数为4.0×10–1的丙酮有很好的选择性,最大灵敏度达到7 779左右,最佳工作温度约为162℃,响应、恢复时间均为1 s,最后讨论了铝掺杂纳米氧化锌的气敏机理。     

ZnS掺杂WO_3纳米粉体的制备及H_2S气敏性能

采用共沉淀法制备了w(ZnS)为0~0.2%的ZnS-WO3纳米粉体,利用X射线衍射仪分析了粉体的微观结构,探讨了ZnS掺杂量、工作温度对由所制粉体制成的气敏元件的气敏性能的影响。研究发现:适量的ZnS掺杂抑制了WO3晶粒的生长,提高了粉体对H2S的灵敏度。其中,掺杂ZnS的质量分数为1.0%的烧结型气敏元件,在160℃时对体积分数为0.001%的H2S的灵敏度达到87,响应时间7s,恢复时间12s。     

SnO2纳米粉体的制备及其气敏性能研究

以Sn粒为原料,在柠檬酸体系中,用sol-gel法合成了具有四方晶系的SnO2粉体。用XRD、TEM对产物的组成、粒径、形貌进行了表征。结果表明:产物为平均粒径25 nm左右的圆球形颗粒。另外,在最佳工作温度300℃时,采用静态配气法测试了材料的气敏性能,发现SnO2对体积分数为5×10–5的氯气的灵敏度高达805,而且对其它气体有很好的抗干扰能力。元件的响应恢复特性良好,响应时间和恢复时间分别为3 s和7 s。     

磁控溅射法制备WO_3薄膜及其氢敏特性研究

采用直流反应磁控溅射法,在未抛光的Al2O3基片上制备WO3薄膜,在干燥空气中经过热处理;利用SEM观察薄膜表面形貌;通过XRD测量,对薄膜的晶体结构进行分析;薄膜氢敏特性测试采用静态配气法。经过400℃热处理,当工作温度在270℃时,对体积分数为3×10-4%H2的灵敏度达到了77,稳定性较高、选择性好、响应时间在15s以内。WO3薄膜是一种较理想的氢敏材料,在氢敏传感器的设计中必定会得到足够的重视和广泛应用。     

射频反应磁控溅射掺杂MWCNTs的SnO2薄膜NO2气敏传感器的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锡/多壁碳纳米管（SnO2/MWCNTs）薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏传感器。采用X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性,研究结果表明MWCNTs已经掺杂进SnO2材料,合成的SnO2/MWCNTs气敏传感器表现出对低浓度（甚至低于10ppb）的NO2气体有较高的灵敏度和较好的反应-恢复特性,并解释了该传感器的工作机理是基于pn结（P型MWCNTs和N型SnO2)作用的结果。     

An MWCNT-doped SnO_2 thin film NO_2 gas sensor by RF reactive magnetron sputtering

An MWCNT-doped (multi-walled carbon nanotube) SnO_2 thin film NO_2 gas sensor, prepared by radio frequency reactive magnetron sputtering, showed a high sensitivity to ultra-low concentrations of NO_2 in the parts per billion range. X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM) characterizations indicated that the MWCNTs were affected by the morphology of the SnO_2 thin film and the particle size.The properties of the MWCNT-doped SnO_2 sensor, such as sensitivity, selectivity, and response-recovery time, were investigated. Experimental results revealed that the MWCNT-doped SnO_2 thin film sensor response to NO_2 gas depended on the operating temperature, NO_2 gas concentration, thermal treatment conditions, film thickness, and so on.The mechanism of the gas-sensing property of the MWCNT-doped SnO_2 thin film sensor was investigated and showed that the improved gas-sensing performance should be attributed to the effects between MWCNTs (p-type) and SnO_2 (n-type) semiconductors.     

超微粒SnO2薄膜元件气敏特性研究

用射频磁控反应溅射法在Si基片上沉积SnO2超微粒薄膜,借集成电路技术制成气敏元件,并用RQ—1型气敏特性测试仪在动态配气系统中测试其气敏特性。结果表明:烧结体SnO2元件的气敏效应出现在300℃以上,而该元件的气敏效应则出现在90℃以下,有利于降低功耗;在80~90℃时,该元件对H2的灵敏度比C2H5OH和CH4高出2~3个数量级,对CO和LPG几乎不敏感。因此可用作在低温条件下工作的薄膜化、集成化、高性能的H2传感器。     

复合钒钛酸干凝胶薄膜的湿敏特性研究

采用sol-gel法制备了复合钒钛酸干凝胶(H2V10Ti2O30-y·nH2O)薄膜,并对其湿敏特性进行了研究。结果表明:该薄膜为层状结构。用此薄膜制备的湿敏元件,在RH为11%～95%的范围内,感湿特性曲线线性好,其响应、恢复时间分别为5s和20s,湿滞为RH2%,感湿温度系数为RH0.45%/℃,并具有良好的稳定性。H2V10Ti2O30-y·nH2O干凝胶薄膜湿敏元件的灵敏度和湿滞均优于复合钒酸(H2V12O31-y·nH2O)干凝胶薄膜湿敏元件。     

sol-gel纳米晶二氧化锡薄膜的制备及表征

以SnCl4为原料,采用sol-gel技术,应用间接成胶法,在玻璃片上制备了纳米晶SnO2薄膜及粉体,以其灵敏度、响应时间和工作温度作为评价气敏性能的标准,对制备工艺参数进行了优化,并用DSC-TG、XRD、AFM等手段对样品进行了表征。结果表明,水与乙醇体积比为3:1,草酸与四氯化锡摩尔比为0.3:1,在500℃下退火的薄膜表面平整,平均粒度在20nm左右,且相应的薄膜元件对丙酮蒸气具有良好的选择性和较高的灵敏度、较短的响应时间和较低的工作温度(≈190℃)。     

Synthesis and characterization of CuO–SnO2 nanocomposite and its application as liquefied petroleum gas sensor

Present paper reports the synthesis of CuO–SnO₂ nanocomposite via sol–gel route as a sensing material for a liquefied petroleum gas (LPG). X-ray diffraction analysis confirmed the formation of CuO–SnO₂ nanocomposite. Crystallite size was found 5 nm. The optical band gap of the nanocomposite was found 4.1 eV. The thin/thick films were fabricated using spin coating and screen printing technology respectively and investigated with the exposition of LPG at room temperature (25 °C). Surface morphology of the thin film exhibits that it has a number of gas adsorption sites. The sensitivities of the thick and thin film sensors were found 4.1 and 42 respectively. The response and recovery times of the fabricated film sensor were 180 and 200 s respectively. Maximum sensor response of thin film sensor was found 4100. Better sensitivity and percentage sensor response, small response and recovery times, and good reproducibility and stability recognize the fabricated thin film of CuO–SnO₂ as a challenging material for the detection of LPG.