硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构的制备及气敏性能研究
发布时间：2020-12-05 17:08
NO2是一种有剧毒的气体,即使在低浓度下也会危害环境和人体健康。NO2会造成大气、水体及土壤污染,导致酸雨及水体酸化等现象的发生,同时NO2本身毒性可极大地危害人体健康,引起肺水肿等呼吸疾病。我国规定大气环境中NO2浓度应低于106 ppb,因此迫切需要研制高性能的NO2气敏传感器,以实现对NO2有毒气体快速、准确、可靠地检测。在NO2气敏传感器领域,氧化钨纳米材料与硅纳米线材料被普遍地认为是极具发展应用前景的气敏材料。研究表明,将异质结应用于气敏领域,可显著提升气敏传感器的性能,将硅纳米线与氧化钨纳米线复合形成异质结结构是探索高灵敏度敏感材料、发展高性能气体传感器的一个重要研究方向。本文首先利用金属辅助化学刻蚀法、KOH二次刻蚀制备了有序硅纳米线阵列基底,然后通过磁控溅射法在硅纳米线基底上溅射钨膜,最后利用热氧化钨膜法以及水热法在硅纳米线阵列上复合氧化钨纳米线形成多级异质结结构,通过调控复合结构的形貌,显著降低了复合传感器的工作温度...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
响应-恢复动态特性曲线
表现出更高的灵敏度和更快的响应时间[26]。Ramgir N S 等人通过水热法以及射法成功制备的颗粒修饰状 ZnO/Au 复合结构在室温下对 H2S 气体表现出更的灵敏度[27]。Park S 等人通过热蒸发法以及原子沉积法成功制备的 In2O3/Zn核壳纳米线复合结构在 300oC 的工作温度下对乙醇气体表现出更高的灵敏度[Chen Y J 等人通过水热法以及热退火工艺成功制备的 CeO2/TiO2核壳纳米棒合结构在室温下对乙醇气体表现出更高的灵敏度[29]。Zhu C L 等人通过水热以及热退火工艺成功制备的 Fe2O3/TiO2核壳纳米管复合结构在 270oC 对乙醇体表现出更高的灵敏度以及选择性[30]。Huang J 等人通过原位化学氧化聚合成功制备的 ppy/WO3复合结构在更低的工作温度（70oC）对 NO2表现出更高灵敏度[31]。综上所述，从不同材料体系之间的复合来看：主要包括半导体金属氧化材料、金属材料、硅基材料以及有机物材料之间的相互复合。从复合结构微形貌方面来看：主要有颗粒修饰状纳米线复合结构、刷状纳米线复合结构、壳纳米线复合结构以及核壳纳米管复合结构[32]。
文采用 KOH 作为各向异性刻蚀剂对 p 型（100）晶向的硅进行二次刻蚀。以使通过金属辅助化学刻蚀法制备出的硅纳米线变的表面粗糙，且阵列变的更为稀疏，有利于后续氧化钨纳米线的复合生长。2.2.3.2 硅纳米线的二次刻蚀过程将利用金属辅助化学刻蚀法刻蚀的硅片抛光面朝上在 100 ml 质量分数为 的 HF 溶液中浸泡 1 分钟，然后将硅片取出用去离子水冲洗后，抛光面朝上在20 ml 质量分数为 20％的 KOH 溶液中浸泡 20 s 进行二次刻蚀。然后将二次刻蚀完的硅片用去离子水冲洗过，放在滤纸上进行干燥，此时就完成了有序硅纳米线的表面粗糙以及稀疏化处理。2.2.4 有序硅纳米线阵列的微观表征2.2.4.1 SEM 表征（a） （b）（c）
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种常见气体传感器的研究进展[J]. 李冬梅,黄元庆,张佳平,张鑫,辜克兢. 传感器世界. 2006(01)
[2]气体传感器的研究及发展方向[J]. 马戎,周王民,陈明. 航空计测技术. 2004(04)
硕士论文
[1]（100）、（110）硅片湿法各向异性腐蚀特性研究[D]. 李志伟.武汉理工大学 2008
本文编号：2899796
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
响应-恢复动态特性曲线
表现出更高的灵敏度和更快的响应时间[26]。Ramgir N S 等人通过水热法以及射法成功制备的颗粒修饰状 ZnO/Au 复合结构在室温下对 H2S 气体表现出更的灵敏度[27]。Park S 等人通过热蒸发法以及原子沉积法成功制备的 In2O3/Zn核壳纳米线复合结构在 300oC 的工作温度下对乙醇气体表现出更高的灵敏度[Chen Y J 等人通过水热法以及热退火工艺成功制备的 CeO2/TiO2核壳纳米棒合结构在室温下对乙醇气体表现出更高的灵敏度[29]。Zhu C L 等人通过水热以及热退火工艺成功制备的 Fe2O3/TiO2核壳纳米管复合结构在 270oC 对乙醇体表现出更高的灵敏度以及选择性[30]。Huang J 等人通过原位化学氧化聚合成功制备的 ppy/WO3复合结构在更低的工作温度（70oC）对 NO2表现出更高灵敏度[31]。综上所述，从不同材料体系之间的复合来看：主要包括半导体金属氧化材料、金属材料、硅基材料以及有机物材料之间的相互复合。从复合结构微形貌方面来看：主要有颗粒修饰状纳米线复合结构、刷状纳米线复合结构、壳纳米线复合结构以及核壳纳米管复合结构[32]。
文采用 KOH 作为各向异性刻蚀剂对 p 型（100）晶向的硅进行二次刻蚀。以使通过金属辅助化学刻蚀法制备出的硅纳米线变的表面粗糙，且阵列变的更为稀疏，有利于后续氧化钨纳米线的复合生长。2.2.3.2 硅纳米线的二次刻蚀过程将利用金属辅助化学刻蚀法刻蚀的硅片抛光面朝上在 100 ml 质量分数为 的 HF 溶液中浸泡 1 分钟，然后将硅片取出用去离子水冲洗后，抛光面朝上在20 ml 质量分数为 20％的 KOH 溶液中浸泡 20 s 进行二次刻蚀。然后将二次刻蚀完的硅片用去离子水冲洗过，放在滤纸上进行干燥，此时就完成了有序硅纳米线的表面粗糙以及稀疏化处理。2.2.4 有序硅纳米线阵列的微观表征2.2.4.1 SEM 表征（a） （b）（c）
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种常见气体传感器的研究进展[J]. 李冬梅,黄元庆,张佳平,张鑫,辜克兢. 传感器世界. 2006(01)
[2]气体传感器的研究及发展方向[J]. 马戎,周王民,陈明. 航空计测技术. 2004(04)
硕士论文
[1]（100）、（110）硅片湿法各向异性腐蚀特性研究[D]. 李志伟.武汉理工大学 2008
本文编号：2899796
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/minzhuminquanlunwen/2899796.html
