绒面衬底SnO2纳米颗粒薄膜型气敏传感器的性能研究

摘要

近年来，乙醇与甲烷气体的检测受到了广泛的关注。在众多的研究材料中，SnO2纳米颗粒在各方面性能上较传统 SnO2材料而言有明显的优势，成为了研究热点之一。绒面结构衬底具有较大的比表面积，较多的表面缺陷和高的活化能。基于以上优点，本文开展了绒面衬底 SnO2纳米颗粒薄膜型气敏传感器对乙醇和甲烷气体传感特性的研究。具体的研究内容如下：
　　（1）通过电子束蒸发在硅片或者玻璃衬底上沉积Ti叉指电极，利用多功能磁控溅射制备 SnO2纳米颗粒薄膜，就生长工艺中的功率与氧分压对传感性能的影响进行参数优化。发现采用锡靶，氧分压为20％，功率、压强分别为70W、0.5Pa，靶基距为6.5cm时有较好的响应值。生长速率在3nm/min左右时，颗粒尺寸在16nm左右。
　　（2）根据NaOH溶液与硅的各向异性腐蚀原理，对硅片衬底进行湿法腐蚀，得到具有金字塔结构的绒面硅衬底，具有较大的比表面积和表面缺陷。实验发现，在检测乙醇气体时，传感器的响应时间以及各项性能都有较大的改善，响应/恢复时间只有3s和8s。
　　（3）将制备好的SnO2纳米颗粒薄膜型元件进行表面涂覆PdCl2和FeCl3溶液，并在不同的退火温度（250℃~550℃）下进行RTP快速退火。实验发现，当退火温度为350℃时，样品具有最高响应值。当掺杂Pd并退火时，Pd金属能够较好的充当催化剂， SnO2纳米颗粒从原来16nm左右减小为8nm左右，并且此时对甲烷气体有较好的选择性，响应值提高了三倍以上。

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第一章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2气敏传感器概述

1.3电阻式金属氧化物半导体气敏传感器

1.4 SnO2气敏传感器

1.5本论文的研究内容

第二章 SnO2气敏传感器的制备与表征

2.1薄膜的制备

2.2薄膜器件的表征

2.3工艺参数对传感性能的影响

2.4 SnO2酒精传感器的远距离检测

2.5本章小结

第三章 绒面衬底SnO2气敏传感器的制备与性能研究

3.1绒面玻璃衬底的制备与形貌分析

3.2绒面硅片衬底的制备与形貌分析

3.3绒面硅片衬底对传感特性的影响

3.4本章小结

第四章 退火温度与掺杂对SnO2气敏传感器的影响

4.1退火温度对气敏传感器的影响

4.2掺杂对气敏传感器的影响

4.3本章小结

第五章 工作总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢