氧化铟/硅纳米孔柱阵列酒敏特性研究

摘要

自从20世纪90年代以来，In2O3作为新型敏感材料其气敏性能得到了国内外广泛的研究。纳米技术经过近半个世纪的快速发展在医疗、卫生、工业、农业、军事、航天等各个领域中得到了极大的应用。同样，纳米技术在传感器方面的应用对于传感器的发展至关重要，采用不同的制备方法获得具有大比表面积的各种形貌结构已是气敏传感器发展的主要方向之一。In2O3在气敏方面有着极大的研究潜力，具有灵敏度高、响应和恢复快等优点。
　　本文分别采用化学气相沉积法和真空蒸镀技术在硅纳米孔柱阵列（Si-NPA）上生长了纳米In2O3薄膜，得到了In2O3/Si-NPA复合体系。通过改变制备条件对In2O3/Si-NPA复合体系的形貌结构进行了调控。分别采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对通过两种方法制备的In2O3/ Si-NPA复合体系进行了晶体结构和形貌结构的表征与分析。并且通过采用真空蒸镀技术在In2O3/Si-NPA复合体系上沉积了叉指状铝电极，制备了电阻式气敏传感器。研究与分析了基于In2O3/Si-NPA复合体系的气体传感器的气敏性能随表面形貌结构的变化。
　　研究结果表明，分别采用CVD法和真空蒸镀技术制备的纳米氧化铟均对酒精具有好的传感性能，但因其形貌结构、比表面积大小的不同使得该气体传感器的传感性能发生了较大变化。当采用两种方法制备的纳米氧化铟膜较薄时，In2O3/Si-NPA气体传感器对酒精的响应值低、响应和恢复时间长；当采用两种方法制备的纳米氧化铟膜较厚时，In2O3/Si-NPA气体传感器对酒精的响应值高、响应和恢复时间短。通过两种方法制备的In2O3/Si-NPA气体传感器均对酒精具有好的传感性能，其好的传感性能认为是In2O3/Si-NPA复合系统具有大的比表面积以及更多的表面活性点。

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1 绪论

1.1 传感器概述

1.2气体传感器

1.3 金属氧化物半导体气体传感器

1.4 纳米氧化铟及其应用

1.5 硅纳米孔柱阵列（Si-NPA）的制备及其气体传感器

1.6 本文选题依据与研究内容

2 化学气相沉积（CVD）法制备In3O2/Si-NPA及其表征

2.1 纳米In3O2的制备方法

2.2 化学气相沉积法制备纳米In3O2

2.3纳米In3O2的结构与形貌表征

2.4 小结

3 真空蒸镀法制备In3O2/Si-NPA

3.1 真空蒸镀法

3.2 真空蒸镀法制备纳米In3O2

3.3纳米In3O2的结构与形貌表征

3.4小结

4 In3O2/Si-NPA元件的气敏性能测试及分析

4.1 气敏测试流程

4.2 In2O3/Si-NPA的气敏性能

4.3 小结

5 结论与展望

参考文献

硕士期间完成的论文

致谢