半导体氧化物与石墨烯复合材料的表面调控及其室温NO 2 气体传感性能的研究
发布时间：2021-10-17 04:17
近年来,随着物联网的快速发展,气体传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备及智能移动终端等领域有着巨大的应用前景,开发可实用的高性能气体传感器成为研究者们关注的热点。敏感材料是决定气体传感器敏感性能的关键,制备性能优异的敏感材料是提高气敏性质的有效途径。石墨烯具有大的比表面积、高的室温载流子迁移率以及电学上的低噪声特性,是构筑室温气体传感器的一种理想材料。与传统氧化物半导体气体传感器相比,石墨烯室温气体传感器具有功耗低的优点,可以方便地应用于柔性电子器件及可穿戴设备等领域。针对目前石墨烯基室温气体传感器敏感特性差的问题,本论文以开发高性能室温NO2气体传感器为目标,探究敏感材料的表面微观结构及其气敏特性之间的关系,通过优化敏感材料的合成条件,对材料表面、界面合理调控,从而提升传感器的敏感特性,取得一些有意义的研究成果。本文主要的研究工作有以下几个方面:（1）以二氧化锡修饰石墨烯复合材料（SnO2-RGO）为基体材料,采用湿化学方法,在SnO2-RGO表面再次修饰SnO2纳米粒子,通过调控敏感材料的表面空位...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
气体传感器的分类Fig.1.1Theclassificationofgassensors
.2 氧化物半导体气体传感器概述氧化物半导体气体传感器是一种典型的化学类气体传感器。根据敏感原不同，此类传感器可分为电阻型和非电阻型两种。在器件结构设计及敏感分析等方面，电阻型半导体气体传感器较非电阻型半导体气体传感器更加。因此，目前的研究工作主要集中于电阻型半导体气体传感器。根据器件的不同，电阻型半导体气体传感器又可以分为烧结型、厚膜型和薄膜型三型。其中，烧结型传感器又分为直热式和旁热式两种，如图 1.2 所示。直器件容易受环境气流影响，器件结构不稳固，而旁热式器件克服了直热式的缺点，加热丝不与敏感材料直接接触，避免测试回路与加热回路的信号。如图 1.3 所示，厚膜型传感器通常以 Al2O3为衬底，衬底一侧为 Au 或 极，采用丝网印刷的方法将材料涂覆到电极上，另一侧为加热层。而薄膜感器通常采用蒸镀、溅射等方法将敏感膜沉积到硅衬底上。
图 1.3 (a)厚膜型(b)薄膜型半导体气体传感器敏感元件示意图[2,3]1.3 The schematic diagram of semiconductor gas sensors (a) thick film type[2]and (film type[3] 氧化物半导体气体传感器的主要性能氧化物半导体气体传感器的性能主要取决于如下参数：(1) 灵敏度（Sensitivity）灵敏度通常用“S”来表示，反应了敏感元件暴露在特定浓度的目标气体的变化程度。元件的响应（Response）通常用来表征气体传感器的敏Response=Ra/Rgor Rg/Ra）。如：当 p 型半导体遇到氧化性气体时，ReRg（Ra>Rg）；当 p 型半导体遇到还原性气体时，Response = Rg/Ra（Ra型半导体则反之。通常情况下，调控敏感材料的晶粒尺寸、表面微观对单一材料进行掺杂、修饰等方法会提高器件的灵敏度。(2) 选择性（Selectivity）
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Review on Graphene-Based Gas/Vapor Sensors with Unique Properties and Potential Applications[J]. Tao Wang,Da Huang,Zhi Yang,Shusheng Xu,Guili He,Xiaolin Li,Nantao Hu,Guilin Yin,Dannong He,Liying Zhang. Nano-Micro Letters. 2016(02)
本文编号：3441097
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
气体传感器的分类Fig.1.1Theclassificationofgassensors
.2 氧化物半导体气体传感器概述氧化物半导体气体传感器是一种典型的化学类气体传感器。根据敏感原不同，此类传感器可分为电阻型和非电阻型两种。在器件结构设计及敏感分析等方面，电阻型半导体气体传感器较非电阻型半导体气体传感器更加。因此，目前的研究工作主要集中于电阻型半导体气体传感器。根据器件的不同，电阻型半导体气体传感器又可以分为烧结型、厚膜型和薄膜型三型。其中，烧结型传感器又分为直热式和旁热式两种，如图 1.2 所示。直器件容易受环境气流影响，器件结构不稳固，而旁热式器件克服了直热式的缺点，加热丝不与敏感材料直接接触，避免测试回路与加热回路的信号。如图 1.3 所示，厚膜型传感器通常以 Al2O3为衬底，衬底一侧为 Au 或 极，采用丝网印刷的方法将材料涂覆到电极上，另一侧为加热层。而薄膜感器通常采用蒸镀、溅射等方法将敏感膜沉积到硅衬底上。
图 1.3 (a)厚膜型(b)薄膜型半导体气体传感器敏感元件示意图[2,3]1.3 The schematic diagram of semiconductor gas sensors (a) thick film type[2]and (film type[3] 氧化物半导体气体传感器的主要性能氧化物半导体气体传感器的性能主要取决于如下参数：(1) 灵敏度（Sensitivity）灵敏度通常用“S”来表示，反应了敏感元件暴露在特定浓度的目标气体的变化程度。元件的响应（Response）通常用来表征气体传感器的敏Response=Ra/Rgor Rg/Ra）。如：当 p 型半导体遇到氧化性气体时，ReRg（Ra>Rg）；当 p 型半导体遇到还原性气体时，Response = Rg/Ra（Ra型半导体则反之。通常情况下，调控敏感材料的晶粒尺寸、表面微观对单一材料进行掺杂、修饰等方法会提高器件的灵敏度。(2) 选择性（Selectivity）
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Review on Graphene-Based Gas/Vapor Sensors with Unique Properties and Potential Applications[J]. Tao Wang,Da Huang,Zhi Yang,Shusheng Xu,Guili He,Xiaolin Li,Nantao Hu,Guilin Yin,Dannong He,Liying Zhang. Nano-Micro Letters. 2016(02)
本文编号：3441097
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