TiO 2 /Co 3 O 4 有序异质结纳米线的可控制备及其光/热外场下的气敏性能研究

发布时间：2021-09-19 17:29

　　随着大气污染问题的不断恶化,社会的持续健康发展对气体传感器提出了新的要求。金属氧化物半导体气敏传感器具有成本低,灵敏度高,信号测试方法简单等特性,是理想的气体检测设备。然而,工作温度高和选择性差仍然是其无法克服的本征问题和应用瓶颈。构筑全新的高性能气体传感器可以从两方面着手:一是调节气敏材料的界面及缺陷;二是改进传感器的工作条件,如工作温度和光激发。本论文以金属氧化物半导体复合材料为研究对象,开发新方法制备有序异质结构的纳米线,并对其异质界面进调节,通过加热及加光两种激发手段进行气敏测试,最后对其气敏机理进行了讨论。基于以上内容,本文工作从以下几个方面展开:首先,本文中设计了一种制备项链状复合纳米线的简单且普适的方法。通过加入ZIF-67来构建有序连接的两相成分,将静电纺丝聚合物纤维作为牺牲模板,分段热处理后便得到了TiO₂/Co₃O₄有序异质结纳米线。该方法具有良好的重复性和容易控制的结构参数。SEM及TEM结果表明,TiO₂和Co₃O₄两种成分呈项链状... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

气体传感器的应用Figure1.1Theapplicationsofgassensors.

图 1.2 接触前后 p-n 异质结能带结构图Figure 1.2 Band diagrams of the p-n heterojunction before and after contact将不同种类、不同功能的材料复合在一起，复合后的新材料可以兼顾不的特性，而又区别于源材料。复合材料中，两种不同材料之间相互接触会质界面，通常可分为同型（n-n 或 p-p）和异型（p-n）。大量文献研究表比于单一组分材料，异质界面的协同效应使得异质结材料的性能更加优越。对于 p-n 异质结，两种半导体材料费米能级的差异驱使 p 型半导体中的 n 型半导体中的电子进行扩散，直至两种材料的费米能级达到平衡，进而面处形成电荷耗尽层、势垒，如图 1.2 所示[39]。.1 异质结增强的气敏机理异质结构的纳米材料在气敏中的应用非常广泛，研究人员在此方面做了工作，并且提出了许多增强机理，主要包括电子效应(能带弯曲[40, 41]、耗

图 1.4 半导体光激发示意图Figure 1.4 Schematics of photo-activation of a semiconductor强气敏反应机理气体传感器的功函数由材料表面的各种电化学反应化物表面的相互作用而产生的光生电子-空穴对。图感器中发生的表面反应的示意图，其敏感机制可以由解释[52]。当金属氧化物半导体与空气中的氧气接触形式吸附在材料表面，高温下则形成离子化的氧吸.5 a 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究[J]. 苏星松,周飞,许宗珂,李圆圆,段国韬.  电子科技大学学报. 2017(04)
[2]紫外光照下金属氧化物薄膜气敏特性研究进展[J]. 孙建平,惠春,徐爱兰,刘宏伟.  电子元件与材料. 2005(07)



本文编号：3402035