基于多孔氧化鎢微陣列薄膜的氣敏傳感器性能研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了大量有毒有害氣體,在很大程度上危害人們的健康和生態(tài)環(huán)境。因此,研究各種高性能氣敏傳感器材料與器件具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在目前研究的各種敏感材料中,氧化鎢基氣敏材料是一種極有發(fā)展與應(yīng)用前途的氣體敏感材料。
　　本論文以多孔氧化鋁(AAM)作為模板和基底,采用磁控濺射法在其上沉積高活性比表面的氧化鎢孔陣列薄膜,探討了孔陣列薄膜的模板輔助沉積工藝,研究了多孔薄膜的膜厚和孔特征對(duì)WO3孔陣列薄膜的形貌與氣體敏感性能的影響。

2、進(jìn)一步采用磁控反應(yīng)濺射和射頻濺射對(duì)多孔WO3薄膜進(jìn)行金屬摻雜改性(TiO2,CuO以及Pt),輔以常規(guī)退火和快速退火處理,研究了金屬摻雜和退火工藝對(duì)WO3多孔薄膜氣敏性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:利用濺射法在AAM模板之上沉積的WO3薄膜可以復(fù)制模板的多孔形貌,形成孔結(jié)構(gòu)排列規(guī)整的多孔微陣列結(jié)構(gòu)薄膜;AAM孔徑越小,形成的多孔薄膜的孔結(jié)構(gòu)有序度越高;孔徑越大,孔結(jié)構(gòu)的復(fù)制效果越好;WO3多孔微陣列薄膜探測(cè)NO2氣體時(shí)的最佳工作溫

3、度為150℃,在此工作溫度下,多孔薄膜表現(xiàn)出了最高的NO2靈敏度和良好的NO2選擇性;濺射時(shí)間影響多孔WO3薄膜的厚度和靈敏度,濺射時(shí)間越長(zhǎng),膜厚越大,退火后的膜結(jié)構(gòu)越致密,導(dǎo)致NO2靈敏度降低;經(jīng)過(guò)快速退火制備的薄膜表面晶粒更為細(xì)小致密,具有更高的氣體響應(yīng)靈敏度;但是,常規(guī)退火的氣敏元件的響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間要比快速退火后的氣敏元件短;500℃下對(duì)多孔薄膜進(jìn)行快速退火可獲得高的靈敏度和快速的響應(yīng)恢復(fù)特性;Ti摻雜可改善WO3薄膜對(duì)NO2氣體的