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硅基氧化钨薄膜的制备及其性质研究

卢振伟  
【摘要】: 本项研究针对当前对于有毒、易燃、易爆等危险气体的探测越来越紧迫,而当下常用的气敏材料识别能力差,气敏性能低,自我修复能力差,制备工艺复杂等问题,提出利用磁控溅射法结合分子模板技术,通过优化制备工艺,结合化学原位修饰、真空退火、光刻等后处理工艺,在硅衬底上制备出具有空间立体结构、高的比表面积,与衬底黏附力强、结构稳定的具有不同化学剂量比的掺Cu或掺In半导体纳米多孔WO_3薄膜。这类材料具有较强的气敏性质,对多种有害气体如:NO_x、SO_x在较宽(ppm量级)浓度范围内有较强和快速识别能力。 根据气体吸附-脱附理论,由于不同的气体会在WO_3气体传感材料表面产生不同的施主或受主表面态,从而影响气敏材料的能带结构,提出了利用C-V,C-F法,结合通用的I-V法来联合研究有害气体的气敏响应特性,从而标定和识别出不同有害气体ppm浓度范围内的NO_x、SO_x等有害气体。 氧化钨是一种典型的n型半导体金属氧化物气敏材料,它有优异的电致变色、气敏特性,已被开发制备了各种类型器件(电致变色器件,智能灵巧窗等),近来又开始了对其气敏特性的研究。在国外已有WO_3气敏特性方面的报道,国内近年来才开始有相关报道。 本论文着重研究了氧化钨薄膜的光电特性,为进一步的气敏探测器件的研制取得有益的探索。 本文首先简单介绍了氧化钨薄膜的研究历史及背景,本课题的研究意义,样品薄膜的制备方法、测试分析手段,然后叙述了我们在前人研究的基础上进行的一些探索,制备了五个系列的氧化钨薄膜(包括:单层氧化钨薄膜、氧化钨同质多层膜、氧化铟锡薄膜、氧化钨/氧化铟锡/氧化钨复合膜、氧化铟锡/氧化钨/氧化铟锡复合膜),并采用Raman等表征分析手段,测试分析了各系列薄膜。


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