Ga基半导体材料的制备及气体敏感性能研究

发布时间：2021-03-02 06:30

　　众所周知,室内空气质量作为影响人类日常生活健康舒适度的重要因素,受到了当今社会极大的关注。室内空气质量会受气体、悬浮粒子、微生物等物质的影响,其中具有挥发性的有机物气体例如甲醛、苯系物对人体所造成的危害极其严重,而由于多数气体具有无色无味特质,人体很难准确感知所处环境中的有害气体,因此制备出可以有效的检测出室内污染气体的含量、并具有高灵敏度、好的稳定性及价格低廉易操作的气体传感器非常重要。目前常见的气体检测传感器有电化学式、光学式、固态电解质式、接触燃烧式气体传感器等等众多种类,其中,基于金属半导体氧化物基制备的半导体气体传感器因具有性能优良、价格低廉、易加工等突出优点被广为研究并应用于各项与人类生活息息相关的领域。然而,目前商品化的气体传感器大多数都不可避免的存在一些制约其进一步应用于实际日常生活中的缺陷,诸如无法在室温或低温条件下有效工作,难于检测某一特定气体（由于大多数材料对于气体有广谱检测性）,响应和恢复时间不理想等等。作为一种典型的P型半导体金属,Ga基半导体材料正广泛的应用于各种有毒、有害、易燃易爆气体的检测。然而由于气体传感器本身存在许多问题诸如稳定性差,再现性不好,使用... 

【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】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．?１常见的金属氧化物半导体气体传感器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｇａｓ?ｓｅｎｓｏｒｓ??

??ＭＯＳ－ＦＥＴ型??电容型??图１．?１常见的金属氧化物半导体气体传感器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｇａｓ?ｓｅｎｓｏｒｓ??目前常用的分类方式为将传感器分为电阻型和非电阻型。如图所示，电阻型气??体传感器主要有以下三种器件类型，分别为烧结型、薄膜型、厚膜型。烧结型气体??传感器根据加热元件的方式不同可分为直热式和旁热式两种类型。加热丝与敏感材??料直接接触而成的器件为直热式，器件由加热丝的导电性来控制其工作温度。直热??式器件耗电量小，易于制备，但稳定性很差，极易受到千扰，且容易接触不良。与??此相对，旁热式气体元件中加热丝不直接与敏感材料接触。目前常用的旁热式气体??元件有管状和平板状两种类型。管状器件如下图１．２所示，由涂覆有Ａｕ电极并有４??个Ｐｔ引线的中空陶瓷管、Ｎｉ－Ｃｒ加热丝和敏感材料组成。测试时，敏感材料附着在??陶瓷管表面并覆盖Ａｕ电极。置于陶瓷管内部的Ｎｉ－Ｃｒ加热丝作为加热电极调节整??个器件的工作温度

?ｊ??ｒ？，??图１．２管状传感器的原理图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｕｂｕｌａｒ?ｓｅｎｓｏｒ??１．２．３金属氧化物半导体传感材料的气敏反应机理??金属氧化物半导体传感器应用范围非常广泛，对于可燃性气体、氧化性气体和??还原性气体均适用，但各类材料呈现出的气体敏感性能千差万别。显然，探宄金属??氧化物在检测过程中与气体反应的本质以及传感器的感应机理不仅有助于材料自身??的进一步优化同时也有利于研究者从本源上探索更多的性能优异的材料。然而由于??材料本身存在晶界难以进行定量描述，而且为了提升材料性能经常使用掺杂、复合??等手段以及材料本身工作环境的复杂性（温度、湿度、目标气体的多样性）等问题，??直到今天关于传感器的传感机理仍众说纷纭非常复杂。虽说气体传感器最基本的机??６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ga2O3-NiO复合氧化物的溶胶-凝胶法制备和气敏性能[J]. 葛秀涛,方大儒,刘杏芹.  物理化学学报. 2005(01)



本文编号：3058792