酞菁有机半导体气体传感器的研究

摘要

随着现代工业、发电、汽车等行业的发展，各种燃料的燃烧和大量化工厂建造，向空气中排放大量有毒性气体，其危害性十分巨大。因此，快速、准确地检测、控制低浓度有毒性气体排放是急需解决的问题，研究探测大气环境NO<,2>，Cl<,2>传感器有重要意义。 目前气体传感器存在着方法复杂、成本高、精度低等问题。而有机半导体由于它的材料丰富、成本低、制膜工艺简单、易于与其它技术兼容、在常温下工作等优点，已成为研究的热点。有机材料半导体和薄膜技术的发展，为研制新型气敏传感器提供了有利保证。 本课题以酞菁类化合物为主要合成材料，通过质谱和能谱分析鉴定合成方法正确性；对酞菁材料合理杂化，得到较理想的电导率；采用微精细加工工艺制备平面叉指电极；采用真空镀膜、涂膜和拉膜等薄膜制备技术，在叉指电极上形成敏感膜，扫描电子显微(SEM)形貌分析表明，薄膜颗粒尺寸均匀。不同方法制备的薄膜显微形貌也有较大的差异。采用真空镀膜、拉膜和涂膜技术制备气敏薄膜；真空镀膜稳定性比涂膜好，涂膜的响应、导电性比真空镀膜好。酞菁化合物的掺杂后，其导电性有明显的改善，通过真空镀膜电阻能降到10<‘9>Ω以下，达到半导化。粗酞菁铜(未提纯)涂膜法制备薄膜的导电性较好，气敏特性较好。 本文讨论了酞菁配合物的气敏机理、薄膜特性及中心金属和取代基对气敏性的影响及其规律，所获得的酞菁类气敏薄膜具有较好的响应恢复和热稳定特性，对Cl<,2>等有毒气体选择性好、响应灵敏；对Cl<,2>的响应达到20ppm以下，氧化性气体NO<,2>与Cl<,2>具有相似的响应特性及变化规律，还原性气体H<,2>S则相反。论文展望了酞菁配合物作为气敏材料的发展趋势。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

第2章材料的合成与传感器芯片的制作

第3章性能分析

第4章酞菁气敏性及气敏性机理探讨

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢