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《华中科技大学》 2006年
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光激发提高ZnO传感器气敏性能的研究

李金艳  
【摘要】: 本文以激光-感应复合加热法制备的纯纳米ZnO粉末为气敏基体材料,制作厚膜型管状气敏元件,采用光激发(波长为370-395nm),研究了ZnO气敏元件在室温和较高温度(90℃、120℃)下对乙醇和苯蒸汽的敏感特性。通过混合法,对纯ZnO进行掺杂,分析了Sb2O3、TiO2和WO3三种掺杂剂对ZnO厚膜元件的物相、电阻特性和气敏性能的影响。 光激发引起了ZnO及其掺杂厚膜气敏元件的电导率的上升,并提高了ZnO气敏元件的气敏性能和响应性能,使ZnO气敏元件在较低的工作温度条件下对乙醇气体具有良好的气敏特性。 为了提高ZnO的气敏性能,对其进行了掺杂。通过研究掺杂剂的含量和烧结温度对乙醇室温气敏性能的影响,得到了不同掺杂剂的最佳含量。对于ZnO-Sb2O3、ZnO-TiO2和ZnO-WO3材料体系对应的最佳参数分别是:1%Sb2O3(450℃烧结)、10%TiO2(450℃烧结)和1%WO3(650℃烧结)。而且450℃烧结的掺杂10% TiO2的气敏性能最好。 气敏测试表明:纯ZnO、ZnO-Sb2O3和ZnO-TiO2材料体系的厚膜元件对乙醇的室温气敏性能随着光强度的增大而提高,而且也随着乙醇蒸汽浓度的增大而提高。ZnO-WO3材料体系的厚膜元件在24W的光激发下,对乙醇的室温气敏性能明显好于对苯的气敏性能。 本文主要分三个部分,第一部分结合半导体气敏传感器的气敏机理和光激发原理,介绍了光激发提高气敏元件灵敏度的机理以及研究现状,并阐述了本课题研究的目的及意义。第二部分着重分析了纳米ZnO厚膜元件在光激发下的气敏性能。第三部分探讨了光激发下掺杂对ZnO的物相结构、电阻和气敏性能的影响,并对不同掺杂体系的气敏性能进行了对比研究,分析了其机理。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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