基于SiC的半導(dǎo)體氧氣傳感器研究.pdf

1、隨著國家和社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，控制汽車尾氣污染日益被重視。為了控制汽車尾氣中排出有害成分，必須控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比，檢測汽車尾氣中的氧濃度是控制空燃比的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的ZrO2氧氣傳感需要參比氣體、成本高、體積大，不符合氣體傳感器集成化、微型化，多功能化的發(fā)展趨勢，市場呼喚新型氧傳感器。
　　 SiC作為寬禁帶的材料，擁有良好的性能，能夠承受高溫、輻射和腐蝕等惡劣情況，備受關(guān)注。SiC氣體傳感器已有將近20年的發(fā)展，研

2、究表明SiC氣體傳感器器件能在500℃的高溫下工作，且響應(yīng)時(shí)間短，已基本可以滿足汽車尾氣的應(yīng)用。
　　 在這種背影下，本文在國家工信部電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項(xiàng)目，“汽車動(dòng)力系統(tǒng)傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化”(工信部財(cái)[2008]355號(hào))的資助下，對(duì)氣體傳感器的氣敏原理、同步碼分多址系統(tǒng)、制作工藝、性能檢測技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 本文分析了金屬氧化物的敏感機(jī)理，包括氧氣在金屬氧化物材料的吸附過程和金屬氧化物的點(diǎn)缺陷理論。重點(diǎn)

3、分析了本次實(shí)驗(yàn)采用的敏感材料TiO2的氧敏性能。最終確定了采取不摻雜、Fe摻雜和W摻雜等三種TiO2敏感薄膜的傳感器方案。
　　 設(shè)計(jì)并比較了電阻式和非電阻式SiC基氧氣傳感器，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，選擇了SiC基電阻式薄膜氧氣傳感器結(jié)構(gòu)，其敏感層材料為TiO2。
　　 研究了半導(dǎo)體氣敏傳感器制作工藝，通過工藝實(shí)驗(yàn)，確定各個(gè)環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)，成功制作出了氧敏傳感器樣品。
　　 搭建測試系統(tǒng)，對(duì)氣敏傳感器樣品進(jìn)行了