鈀-非晶碳膜-硅異質(zhì)的制備及其電學(xué)特性研究.pdf

1、木論文利用直流磁控濺射的方法在硅基片上沉積非晶碳膜,從而形成非晶碳膜/硅(a-C/Si)異質(zhì)結(jié)材料,再在a-C/Si異質(zhì)結(jié)表面沉積金屬鈀膜,最終得到鈀/非晶碳膜/硅(Pd/a-C/Si)異質(zhì)結(jié)材料。并首次將Pd/a-C/Si異質(zhì)結(jié)材料應(yīng)用到氫氣的探測(cè)當(dāng)中。通過(guò)在不同濃度氫氣中對(duì)Pd/a-C/Si異質(zhì)結(jié)材料電學(xué)特性的詳細(xì)研究,獲得了制備氫氣氣敏特性?xún)?yōu)異的Pd/a-C/Si基異質(zhì)結(jié)材料的最佳參數(shù),最終制備出了對(duì)氫氣敏感的Pd/a-C/Si基

2、異質(zhì)結(jié)材料。圍繞以上內(nèi)容,具體開(kāi)展了以下三方面的工作:
　　 首先,對(duì)鈀/非晶碳膜/硅(Pd/a-C/Si)異質(zhì)結(jié)材料的氫氣敏感特性進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。發(fā)現(xiàn):(1)對(duì)氫氣敏感的Pd/a-C/Si異質(zhì)結(jié)材料的制備參數(shù)是:100℃下沉積100納米左右的非晶碳膜,金屬鈀膜的面積小于a-C的面積;(2)所制備的Pd/a-C/p-Si異質(zhì)結(jié)材料在空氣與在氫氣中的電流改變接近5倍;(3)所制備的Pd/a-C/n-Si異質(zhì)結(jié)材料在空氣與在氫

3、氣中的電容改變接近1倍。根據(jù)固體物理和半導(dǎo)體物理的相關(guān)理論,提出了相應(yīng)的能帶模型解釋了上述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。研究表明:Pd/a-C/Si異質(zhì)結(jié)材料在氫氣探測(cè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。
　　 其次,對(duì)鈀/硼摻雜非晶碳膜/n型硅(Pd/B:a-C/n-Si)異質(zhì)結(jié)材料的氫氣敏感特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究發(fā)現(xiàn):(1)對(duì)氫氣最為敏感的Pd/B:a-C/n-Si異質(zhì)結(jié)材料的制備參數(shù)是:100℃下沉積30納米左右的硼摻雜非晶碳膜,n型硅基片的最佳電

4、阻率是2-3Ω·cm,最佳的硼摻雜濃度為5 wt％,金屬鈀膜沉積時(shí)間是5秒,金屬鈀膜的面積小于B:a-C的面積;(2)最佳參數(shù)下制備的Pd/B:a-C/n-Si異質(zhì)結(jié)材料在空氣與在氫氣中的電容改變接近2倍。同樣也提出了相應(yīng)的能帶模型解釋了上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。研究表明:Pd/B:a-C/n-Si異質(zhì)結(jié)材料也可以用來(lái)開(kāi)發(fā)氫氣傳感器元件。
　　 最后,對(duì)鈀/磷摻雜非晶碳膜/p型硅(Pd/P:a-C/p-Si)異質(zhì)結(jié)材料的氫氣敏感特性進(jìn)行了簡(jiǎn)