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《哈尔滨理工大学》 2005年
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SnO_2气敏性能与微观结构

宋明歆  
【摘要】:本论文采用X 射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析,以及通过工作电压-电阻、灵敏度、选择性、响应恢复时间测试,研究了固相反应法和溶胶凝胶法制备的SnO2 气体传感器基体材料的相结构、晶粒尺寸和气敏性能;考察SnO2 气体传感器的组分和加工工艺对晶粒尺寸和气敏性能的影响规律。 分别采用固相反应法和溶胶凝胶法制备SnO2 基体材料,以Sb2O3 为降阻剂,在不同温度下烧结,制得SnO2气体传感器。XRD 和SEM 测试结果表明:SnO2 基体材料的加工方法、降阻剂Sb2O3 掺杂剂量、器件烧结温度、粘合剂等因素对晶粒尺寸有显著影响。溶胶凝胶法制备的SnO2 晶粒尺寸约30nm,固相反应法制备的SnO2 晶粒尺寸约70nm;随着烧结温度的升高,晶粒尺寸相应变大;Sb2O3 掺杂剂量对晶粒尺寸的影响较小,锑的掺杂剂量为2%时,晶粒尺寸约80 nm;粘合剂的种类对晶粒尺寸有影响,有机粘合剂制备的SnO2晶粒尺寸约70nm,无机粘合剂制备晶粒尺寸150nm 左右。 对工作电压-电阻、灵敏度、选择性、响应恢复时间的研究表明,溶胶凝胶法制备的SnO2基体材料,降阻剂Sb2O3含量为2%、聚乙烯醇作为有机粘合剂、铂为催化剂时,在500℃下烧结,制得的SnO2气体传感器整体气敏性能最优。 理论分析表明,气敏传感器的电阻与迁移率密切相关,迁移率随温度的变化决定了工作电阻变化;纳米级二氧化锡基体的量子尺寸效应和表面效应使得二氧化锡传感器气敏性能优化。粘合剂对二氧化锡晶粒尺寸的影响,通过掺入金属离子形成凝结中心,吸引正负离子,使晶粒变大;同时金属离子又起催化作用,提高灵敏度。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383

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