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《华中科技大学》 2011年
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MOS气敏传感器的制备及棉花模板WO_3的应用研究

周志刚  
【摘要】:金属氧化物(MOS)气敏传感器是气敏传感器中的研究热点并且应用前景广阔。目前各种性能优异的气敏材料、新型的制备工艺不断涌现,然而器件的实际应用却面临成本高、产量低、性能不稳定等问题。本文选择课题组沿用的丝网印刷制备工艺和平板型器件结构,采用棉花为模板制备C掺杂管状WO_3气敏材料,成功的制备了高性能、低功耗、低成本、可批量化生产的WO_3共面型传感器。 制备的叠层器件在升温速率和功耗方面与共面结构相比并无优势且制作工艺复杂。进一步对共面结构器件中叉指电极的长度L和封装结构的研究发现,在工作温度低于350℃时电极长度L=0.4mm对应的气敏性能最好,而高于350℃时电极长度为L=0.8mm对应的气敏性能最好。金属基座是器件功耗过大的重要原因,采用镂空结构的器件功耗降低了100mW,升温时间缩短了245s。 分别从原材料的选择、工艺流程和工艺参数三个方面研究MOS气敏传感器的制备,结果表明制备MOS气敏传感器时应优先选择金浆料和不锈钢网布;器件模块的标准化和对准标志的设计及陶瓷片的预切割能提高印刷的效率、合格率,同时避免气敏膜的污染;印刷时尼龙丝网的网布采用1.5mm的网距较为合理,印刷完成后宜在空气中流平30min并在180℃下干燥。 棉花模板WO_3粉末和有机载体的最佳配比为7.5:2.5,对450℃~650℃烧结样品进行FESEM的表征发现随着温度的升高颗粒不断长大,对应的气敏性能也呈下降趋势。对450℃的样品进一步的气敏测试表明该样品对甲苯、二甲苯、乙苯具有高的敏感性和选择性,同时响应恢复迅速,极具应用前景。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP212

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