多孔硅气敏传感器NO_2气敏性能改进研究

【摘要】：多孔硅具有良好的绝热性、低温下的气体敏感性、发光特性以及电绝缘性等被广泛应用于各种传感器中。随着微机械系统技术的快速发展,多孔硅在MEMS领域也有着巨大的应用前景。本文采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,主要通过两种手段对多孔硅气敏元件的性能进行了改进,一种采用紫外光辐照的方式;一种采用传统的掺杂工艺,并分别对两种手段对多孔硅气敏性能的影响进行了分析和研究,为多孔硅在传感器件中更广泛的应用奠定了基础。在紫外光辐照下,多孔硅气敏元件的初始电阻快速下降,其中腐蚀电流密度为80 mA/cm~2的多孔硅电阻变化最大,这主要由于其在三种样品中具有最大的比表面积,比表面积越大,光生电荷效率越高,对紫外光照的响应也就越强。多孔硅气敏元件在室温下对NO_2具有气敏性能,并且随腐蚀电流密度的增加,即孔隙率的增加,对NO_2的灵敏度越高,响应恢复特性也越好。当由紫外光辐照时,样品对同浓度的气体气敏性能都有所改进,这要归因于表面光生载流子参与了表面吸附脱附反应,提高了多孔硅的气敏性能。在多孔硅表面使用反应磁控溅射法进行TiO_2或WO_3掺杂,形成多孔硅气敏元件,制备的样品呈现疏松的表面形貌,存在大量相互连贯的沟道结构,在多孔硅表面掺杂少量TiO_2或WO_3后大幅改进了其灵敏度和响应时间,WO_3对多孔硅气敏性能改进最大,经WO_3掺杂后的样品在常温下对浓度为2 ppm的NO_2的灵敏度达到27.8,响应时间约为5 s。但是,响应时间变快伴随着恢复时间增大。

【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP212;TN304.12

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