基于半导体纳米线的传感器研究
[Abstract]:As a green energy, hydrogen has an important application prospect in the new energy field in the future. Since hydrogen is colorless and odorless, and the explosion limit is very wide, it is necessary to monitor the hydrogen concentration effectively. Humidity sensor is of great significance to daily life and industrial production. The unique physical and chemical properties of nanomaterials can greatly improve the performance of sensors and provide more ideas for the development of new sensors. Materials such as SiNWs and ZnO nanowires not only have a great specific surface area, but also have extremely high surface activity. It is an ideal choice for sensitive materials. The fabrication of Pd/SiNWs/p-Si Schottky barrier diode (SBD) hydrogen sensor and ZnO nanowire humidity sensor is studied in this paper. The main work of this paper is as follows: firstly, Pd/SiNWs/p-Si SBD structure was prepared and characterized by SEM,XRD and EDS. Silicon nanowires with wire diameter of 40 ~ 80 nm have been prepared by wet chemical etching. The XRD results show that both silicon nanowires and substrates are single crystal structures. The Pd layer without electroplating on the top of SiNWs is homogeneous in thickness and is formed by the aggregation of many Pd particles. Porous structure, is an excellent gas sensing material. Secondly, the Pd/SiNWs/p-Si SBD hydrogen sensor was prepared. The performance of the hydrogen sensor was characterized by I-V test and I-T test. The effects of the thickness of Pd layer and the length of SiNWs on the response of hydrogen sensor were studied. It was found that the best response was obtained when the etching time of SiNWs was 50 min,Pd and the electroplating time was 20 min. The results show that the hydrogen sensor has good performance at room temperature and has the potential to be used as a hydrogen sensor at room temperature. Based on the chemisorption model, the mechanism of chemical property sensitivity of Pd/SiNWs/p-SiSBD hydrogen was studied and discussed. Thirdly, the sensitive mechanism of hydrogen sensor is revealed by studying the contact characteristics of Pd/SiNWs/p-Si SB D. Firstly, based on the Chueng model, the electrical characteristic parameters of SBD are obtained by the method of data fitting. The relationship between ideal factor, barrier height and series resistance is analyzed. The influence of the presence of hydrogen on the electrical properties of SBD was analyzed. Fourthly, ZnO nanoscale humidity sensor was fabricated. The seed layer of ZnO was prepared by sol-gel method on the interDigital electrode fabricated by MEMS technology, and then the ZnO nanowire array was prepared by chemical water bath method, and a new humidity sensor was fabricated. The results show that the humidity sensor can work in capacitive or resistive mode, and the response time is about 1-2s. For capacitive sensor, the hysteretic hysteresis of capacitance response is 3.9, and the sensitivity is 420 pF/%RH; under low humidity condition and 78.24 pF/%RH, high humidity condition. For resistive sensor, the humidity hysteresis of resistance response is 9.1; The sensitivity is 0.29 k 惟% RH, under high humidity condition and 3.11 k 惟 /% RH. under low humidity condition.
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TP212
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,本文编号:2329930
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