貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備及甲烷氣敏性能研究.pdf

1、貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備及甲烷氣敏性能研究及甲烷氣敏性能研究TheresearchonFabricationMethaneGasSensitivityPerfmanceofNobleMetaldopedVO2ThinFilms工程領(lǐng)域：集成電路工程作者姓名：劉俊鋒指導(dǎo)教師：梁繼然副教授企業(yè)導(dǎo)師：趙彥民高級工程師天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一六年十一月摘要摘要這些年來，天然氣和瓦斯爆炸對礦工和城市居民帶來巨

2、大的人身傷害和財產(chǎn)的損失。天然氣和瓦斯的主要成分就是甲烷（CH4），CH4是一種無色、無味的氣體，想要精確檢測它，相當(dāng)困難。目前，金屬氧化物半導(dǎo)體CH4傳感器具有靈敏度高，性能穩(wěn)定，成本低等優(yōu)點，被很多科學(xué)研究者所重視。而傳統(tǒng)主流的金屬氧化物半導(dǎo)體甲烷傳感器的材料如ZnO和SnO2等，需要較高的工作溫度。這就意味著傳感器正常工作需要有加熱裝置，這使成本升高，而高溫檢測，會使傳感器的壽命變短，穩(wěn)定性下降，功耗增加。因此，研究出一種靈敏度高

3、、檢測溫度低的CH4傳感器，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。而近期研究發(fā)現(xiàn)二氧化釩（VO2）這種材料可以在較低溫度下檢測CH4，引起廣大研究者的關(guān)注。但是靈敏度還待進一步提高。針對上述所闡述的問題，本論文提出一種基于摻雜貴金屬VO2薄膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)，特別是針對其設(shè)計和制備工藝及其氣敏特性進行研究。本論文研究的內(nèi)容主要包括兩個部分：一是對VO2薄膜進行貴金屬金（Au）的摻雜及對其進行CH4氣體的敏感特性研究，另一部分是對VO2薄膜進行貴金屬鉑（Pt）的摻

4、雜及對其進行CH4氣體的敏感特性研究。采取X射線衍射儀（XRD）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對VO2薄膜的表面形貌、尺寸和晶向進行研究。用四探針測試儀測試VO2薄膜相變特性。用氣敏測試系統(tǒng)對VO2薄膜進行氣敏性能研究。本論文主要采用磁控濺射和快速退火爐結(jié)合的方法制備VO2薄膜，摻雜也是通過濺射的方法。試驗中采用單一變量法，通過改變?yōu)R射的時間、退火的溫度、保溫的時間來分別研究摻雜Au和Pt的VO2薄膜對CH4的氣敏特性。通過實驗證