基于纳米尺度金属氧化物异质结构的气体传感器的研究

发布时间：2024-03-23 04:19

　　近些年,在我国经济不断发展的背景下,人们的生活水平得到了显著的提高,但是人口总量不断增加,工厂废气及汽车尾气的大量排放等带来的大气污染问题也愈发严重,已经严重威胁到人们的健康,并且成为制约我国区域可持续发展的重要因素之一。在各类气体传感器中,半导体金属氧化物气体传感器一直是主流研究方向和前沿技术。然而随着应用领域的扩展,对更高性能半导体金属氧化物气体传感器的需求越发强烈,包括更高的响应值、更低检测下限、更好的选择性、更低工作温度等。众所周知,气体传感器的核心在于敏感材料,因此如何对敏感材料进行改性成为了研究热点。在众多敏感材料改性策略中,构造异质结构是最有效方法之一,然而在构造高性能异质结构敏感材料的方法和增感机理仍不完善。本论文中,重点选取几种典型的具有不同类型异质结构的气体敏感材料,包括混合型、核壳型及负载型,系统地对气敏材料进行结构表征与气敏性能测试。本论文主要研究内容如下:1.采用无定型配位化合物作为自模板合成多壳层、稳定的、多孔的Co₃O₄、NiO和Ni-Co氧化物微球材料。其中Ni-Co氧化物微球具有混合型异质结构。纯的Co

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1响应时间与恢复时间示意图

吉林大学博士学位论文4应恢复时间越短，传感器的性能越好。图1.1响应时间与恢复时间示意图。Figure1.1Schematicinnustrationoftheresponsetimeandrecoverytime.（5）长期稳定性长期稳定性（Long-termstability....

图1.2电子核壳结构示意图(a)n型半导体(b)p型半导体[20]

第1章绪论5下：σ=nqμ………………………………………………………………………………(1.1)其中σ为材料电导率，q为电子电荷，μ为载流子迁移率。以n型半导体金属氧化物为例，当敏感材料在纯净空气时，空气中氧气分子的电子亲和势大于半导体的功函数，氧气分子将从材料表面俘获电子并形成....

图1.3n型半导体金属氧化物敏感材料与空气、氧化性气体及还原性气体晶界势垒高度变化示意图[28]

吉林大学博士学位论文6半导体金属氧化物敏感材料通常是多晶材料，由多个晶粒组成。空气中的氧气吸附在材料表面上形成电子耗尽层（以n型半导体为例），引起能带弯曲，最终在晶粒接触界面处形成晶界势垒。晶界势垒的存在阻碍了电子在晶粒之间的转移，导致载流子迁移率下降，电导率下降，电阻率上升，材....

图1.4晶粒尺寸对金属氧化物气体传感器林敏度的影响示意图[29]

吉林大学博士学位论文8图1.4晶粒尺寸对金属氧化物气体传感器林敏度的影响示意图[29]。Figure1.4Schematicmodeloftheeffectofcrystallitesizeonsensitivityofmetal-oxidegassensors.（2）掺杂技术除....

本文编号：3935449