氧化锌/锡纳米片/线气敏元件直接构筑及其性能研究
发布时间：2021-06-08 10:59
金属氧化物,如氧化锌（ZnO）、二氧化锡（SnO2）,是较早发现的半导体气敏材料,在气敏传感器方面得到了广泛的应用,但由多晶颗粒构成的薄膜型气敏元件普遍存在灵敏度低、工作温度高等缺点。一、二维氧化锌、氧化锡纳米材料具有较大的比表面积,显示出优良的气敏性能,并且能克服颗粒在高温下容易团聚的缺点,通过对这些纳米材料进行掺杂改性或构筑异质结,可进一步改善和提高其气敏性能。本文以氧化锌、二氧化锡纳米结构材料,如纳米片和纳米线为研究对象,通过原位生长技术在三氧化铝曲面陶瓷管衬底和平面沉底上直接构筑气敏器件,并探索在气敏传感器工作介质表面引入PN结耗尽层、Schottky结耗尽层等策略,来提高器件性能,主要研究结果如下：1.通过籽晶层辅助生长技术,分别在曲面陶瓷管衬底和平面沉底上直接生长了氧化锌纳米片、氧化锡纳米片和氧化锌纳米线,为直接构筑气敏传感器器件提供了工作介质。通过预先制备籽晶层,利用水热法在A1203陶瓷管衬底和平面衬底上直接生长制备ZnO、Sn02纳米片以及ZnO纳米线,并探究了其最优生长条件,为高性能气敏传感器的制备提供了材料基础。2.提出并证明了通过在气敏传感器工作介质表面引入PN...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 气体传感器概述
1.2 金属氧化物半导体气敏传感器工作原理概述
1.3 ZnO、SnO_2纳米材料研究现状
1.3.1 金属氧化物半导体敏感材料概述
1.3.2 ZnO、SnO_2纳米材料概述
1.3.3 ZnO、SnO_2纳米材料制备方法研究进展
1.3.4 ZnO、SnO_2气体传感器研究进展
1.4 气敏性能测试
1.4.1 气敏性能参数
1.4.2 气敏性能测试方法
1.5 本论文的研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂及生长设备
2.2 实验表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 X射线衍射分析(XRD)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 气敏性能测试系统
第三章 陶瓷管上直接生长ZnO纳米片及其气敏性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 ZnO籽晶层的制备
3.2.2 ZnO纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
3.2.3 ZnO纳米片的表征及气敏性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 生长温度对ZnO纳米片生长的影响
3.3.2 不同碱源对ZnO纳米片生长的影响
3.3.3 锌源溶液浓度对ZnO纳米片生长的影响
3.3.4 生长时间对ZnO纳米片生长的影响
3.4.4.1 不同生长时间下ZnO纳米片的形貌及结构表征
3.4.4.2 在陶瓷管上直接构筑的ZnO纳米片气敏器件性能
3.3.4.3 ZnO纳米片气体敏感机理
3.4 小结
第四章 NiO/ZnO纳米片异质PN结传感器的组装及气敏性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 NiO/ZnO异质结纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
4.2.2 不同NiO含量的NiO/ZnO纳米片异质结的制备
4.2.3 NiO/ZnO纳米片异质结表征与气敏性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 NiO/ZnO异质结纳米片的微结构与成分
4.3.2 NiO/ZnO异质结纳米片的气敏性能
4.3.3 NiO含量对NiO/ZnO纳米片气敏性能的影响
4.3.4 ZnO纳米片表面PN结对其气敏性能改善机理讨论
4.3.5 PN结改善气敏性能机理的扩展
4.4 小结
第五章 SnO_2纳米片的直接生长及Au颗粒修饰对其气敏性能影响
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 SnO_2纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
5.2.2 SnO_2纳米片的金颗粒修饰
5.2.3 SnO_2及Au/SnO_2纳米片的表征及气敏性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 生长温度对SnO_2纳米片的影响
5.3.2 不同碱源对SnO_2纳米片的影响
5.3.3 锡源浓度对SnO_2纳米片的影响
5.3.4 生长时间对SnO_2纳米片的影响
5.3.5 Au颗粒修饰对SnO_2纳米片气敏性能的影响
5.3.5.1 Au/SnO_2纳米片形貌与元素分析
5.3.5.2 Au/SnO_2纳米片气敏性能分析
5.3.5.3 Au颗粒修饰改善SnO_2纳米片气敏性能的机理
5.4 小结
第六章 平板电极上Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的生长及其近室温气敏性能
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线在Al_2O_3平板电极上的直接生长
6.2.2 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线表征及气敏性能测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的形貌与结构
6.3.2 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的气敏性能
6.3.3 NN结及肖特基接触二元协同作用改善ZnO纳米线气敏性能机理
6.4 小结
第七章 结论与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3218303
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 气体传感器概述
1.2 金属氧化物半导体气敏传感器工作原理概述
1.3 ZnO、SnO_2纳米材料研究现状
1.3.1 金属氧化物半导体敏感材料概述
1.3.2 ZnO、SnO_2纳米材料概述
1.3.3 ZnO、SnO_2纳米材料制备方法研究进展
1.3.4 ZnO、SnO_2气体传感器研究进展
1.4 气敏性能测试
1.4.1 气敏性能参数
1.4.2 气敏性能测试方法
1.5 本论文的研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂及生长设备
2.2 实验表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 X射线衍射分析(XRD)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 气敏性能测试系统
第三章 陶瓷管上直接生长ZnO纳米片及其气敏性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 ZnO籽晶层的制备
3.2.2 ZnO纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
3.2.3 ZnO纳米片的表征及气敏性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 生长温度对ZnO纳米片生长的影响
3.3.2 不同碱源对ZnO纳米片生长的影响
3.3.3 锌源溶液浓度对ZnO纳米片生长的影响
3.3.4 生长时间对ZnO纳米片生长的影响
3.4.4.1 不同生长时间下ZnO纳米片的形貌及结构表征
3.4.4.2 在陶瓷管上直接构筑的ZnO纳米片气敏器件性能
3.3.4.3 ZnO纳米片气体敏感机理
3.4 小结
第四章 NiO/ZnO纳米片异质PN结传感器的组装及气敏性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 NiO/ZnO异质结纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
4.2.2 不同NiO含量的NiO/ZnO纳米片异质结的制备
4.2.3 NiO/ZnO纳米片异质结表征与气敏性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 NiO/ZnO异质结纳米片的微结构与成分
4.3.2 NiO/ZnO异质结纳米片的气敏性能
4.3.3 NiO含量对NiO/ZnO纳米片气敏性能的影响
4.3.4 ZnO纳米片表面PN结对其气敏性能改善机理讨论
4.3.5 PN结改善气敏性能机理的扩展
4.4 小结
第五章 SnO_2纳米片的直接生长及Au颗粒修饰对其气敏性能影响
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 SnO_2纳米片在Al_2O_3陶瓷管上的直接生长
5.2.2 SnO_2纳米片的金颗粒修饰
5.2.3 SnO_2及Au/SnO_2纳米片的表征及气敏性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 生长温度对SnO_2纳米片的影响
5.3.2 不同碱源对SnO_2纳米片的影响
5.3.3 锡源浓度对SnO_2纳米片的影响
5.3.4 生长时间对SnO_2纳米片的影响
5.3.5 Au颗粒修饰对SnO_2纳米片气敏性能的影响
5.3.5.1 Au/SnO_2纳米片形貌与元素分析
5.3.5.2 Au/SnO_2纳米片气敏性能分析
5.3.5.3 Au颗粒修饰改善SnO_2纳米片气敏性能的机理
5.4 小结
第六章 平板电极上Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的生长及其近室温气敏性能
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线在Al_2O_3平板电极上的直接生长
6.2.2 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线表征及气敏性能测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的形貌与结构
6.3.2 Au/SnO_2/ZnO复合纳米线的气敏性能
6.3.3 NN结及肖特基接触二元协同作用改善ZnO纳米线气敏性能机理
6.4 小结
第七章 结论与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3218303
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