中空球形氧化锡和氧化锌及其复合异质结气敏性能研究

摘要

金属氧化物半导体材料是目前传感器领域应用最为广泛的气敏材料，而SnO2,ZnO为主的气敏传感器具有稳定性好，价格低廉，易于获取等特点，使用最为广泛。但是基于SnO2，ZnO的气敏传感器目前难以在常温环境下工作，需要150℃以上高温激发，而且选择性等关键气敏指标不佳，导致在室温环境下难以应用。而且金属氧化物材料在结合纳米结构后可以获得更大的比表面积，更好的气敏性能，而高温下工作导致纳米结构容易发生改变，不能稳定的工作。 本文通过模板水热法制备了中空球形氧化锌，氧化锡材料，以及核壳结构氧化锌氧化锡复合异质结球壳材料，并使用SEM,TEM,XPS,XRD等手段对其进行了表面形貌研究，此后使用叉指电极制备传感器进行气敏性能测试，在测试实验环境下，复合异质结球壳材料对甲醛气体的响应性能及选择性均优于两种氧化物中空球体，复合材料在紫外光照射下对100ppm甲醛气体的响应高达76％，远高于氧化锌空心球的26％和氧化锡空心球的11％。此外三种材料在紫外光激发下对甲醛的响应均远高于加热条件下，复合材料在加热条件下对同浓度甲醛的响应仅为28％，约为紫外光照射条件下的三分之一，可以证明光照激发是一种能使得金属氧化物半导体传感器在相对较低温度下工作的有效方法，在较低的温度下工作有很多优势，比如可以在传感器表面吸附更高浓度的电离氧离子，从而提高灵敏度，而且因为温度较低，降低了功耗，且不容易破坏纳米微观结构，同时光催化提高了对挥发性有机化合物的选择性。 上述实验表面，紫外光催化是一种比热激发更好的金属氧化物传感器激发方式，而中空氧化锡氧化锌复合异质结材料是一种良好的室温甲醛传感器材料。

目录

第一个书签之前