多孔硅基復(fù)合薄膜氣敏傳感器的研究.pdf

1、多孔硅是一種新興的室溫氣敏材料。由于其具有較高的比表面積，而且制備過程簡(jiǎn)單，近年來被廣泛應(yīng)用于氣體檢測(cè)及環(huán)境監(jiān)視領(lǐng)域。本文主要針對(duì)大孔硅、大孔硅基氧化鎢、介孔硅以及介孔硅基氧化鎢氣敏傳感器的制備與性能進(jìn)行分析和研究。
　　采用雙槽電化學(xué)腐蝕法腐蝕P型單晶硅形成有序大孔硅。研究了不同的腐蝕時(shí)間對(duì)于大孔硅結(jié)構(gòu)、孔隙率、電學(xué)和氣敏特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著腐蝕時(shí)間的增加，大孔硅的腐蝕深度增加，孔隙率變大。大孔硅與電極之間形成了歐姆接觸。

2、腐蝕時(shí)間為5min的大孔硅氣敏特性最好。其在室溫下對(duì)50ppm的NH3的靈敏度為4.2，響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間為51s/242s，恢復(fù)特性良好。
　　以大孔硅為基底，在其上濺射淀積氧化鎢薄膜，制備出了大孔硅基氧化鎢氣敏傳感器。研究了大孔硅基氧化鎢薄膜的形貌，晶體結(jié)構(gòu)，成分以及氣敏特性。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，氧化鎢薄膜淀積在大孔硅表面。氣敏特性實(shí)驗(yàn)表明：氣敏特性最好的大孔硅基氧化鎢氣敏傳感器對(duì)1ppm、10ppm、25ppm和50ppm的NO

3、2的靈敏度分別為1.40、5.01、9.01和14.4，明顯好于大孔硅對(duì)NO2的氣敏特性。
　　使用雙槽電化學(xué)腐蝕法在P型重?fù)诫s單晶硅表面制備介孔硅。分析了不同腐蝕電流密度對(duì)于介孔硅的結(jié)構(gòu)，深度，孔隙率，電學(xué)特性和氣敏特性的影響。結(jié)果表明：隨著腐蝕電流密度的增加，其表面孔洞增多，深度增加，孔隙率變大，電阻升高。腐蝕電流密度為80mA/cm2的介孔硅的室溫氣敏性能最好。與大孔硅相比，介孔硅具有較高的氣體靈敏度。大孔硅對(duì)NH3具有較好

4、的選擇性，而介孔硅對(duì)NO2具有較好的選擇性。隨后采用不同放置方法對(duì)介孔硅的氣敏穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：采用真空放置的介孔硅氣敏穩(wěn)定性較好。
　　采用對(duì)向靶直流反應(yīng)磁控濺射法在介孔硅上制備介孔硅基氧化鎢氣敏傳感器，通過實(shí)驗(yàn)分析了濺射時(shí)間、濺射壓強(qiáng)和氬氧比等各因素對(duì)介孔硅基氧化鎢薄膜微觀結(jié)構(gòu)和氣敏特性的影響，獲得了制備介孔硅基氧化鎢薄膜的各個(gè)濺射工藝條件的最佳參數(shù)。通過不同溫度下介孔硅和介孔硅基氧化鎢氣敏傳感器對(duì)于NO2和NH3靈