尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物半導(dǎo)體的制備及其氣體傳感特性的研究
發(fā)布時間：2021-09-28 11:55
隨著大氣環(huán)境監(jiān)測、資源勘探、工業(yè)/民生安全以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域?qū)怏w傳感器需求的日益增長,氣體傳感器的研究備受學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器是最重要的化學(xué)量傳感器,具有全固態(tài)、易集成、高靈敏、高可靠性等優(yōu)點,一直是氣體傳感器領(lǐng)域研究的前沿與熱點。相比單一氧化物半導(dǎo)體,二元金屬氧化物半導(dǎo)體的傳感特性更易調(diào)控,不僅可以在微觀結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計,而且還能通過控制化學(xué)組成達(dá)到改善氣體傳感特性的目的。因此,近年來基于二元金屬氧化物半導(dǎo)體（主要是尖晶石型AB2O4和鈣鈦礦型ABO3）氣體傳感器的研究與開發(fā)逐漸受到關(guān)注。本論文采用水熱和溶劑熱合成法制備出不同形貌的尖晶石型二元金屬氧化物半導(dǎo)體分等級納米結(jié)構(gòu),并以這種高質(zhì)量的尖晶石型復(fù)合氧化物作為傳感材料構(gòu)筑氣體傳感器,系統(tǒng)研究了復(fù)合氧化物微納結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分對其傳感特性的影響,在此基礎(chǔ)上闡述了其傳感機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:（1）采用水熱合成和溶劑熱合成法分別合成了由納米顆粒組裝的中空CdFe2O4納米籠和CuFe2...
【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域Fig.1.1Gassensorapplicationfield
光化學(xué)式氣體傳感器是利用氣體的光學(xué)特性來檢測氣體的組分和濃度的傳感器。根據(jù)具體的光學(xué)原理其可分為紅外吸收式、光干涉式、化學(xué)發(fā)光式、光離子式等氣體傳感器。光學(xué)式氣體傳感器的測量精度高，選擇性和穩(wěn)定性好，但是價格昂貴、測量成本高、測量周期較長、并且后期儀器的維護(hù)費用較高。半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器是目前被研究最為廣泛的一類氣體傳感器。該類型傳感器以半導(dǎo)體氧化物作為敏感材料，通過敏感材料與被測氣體之間發(fā)生的表面化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號并完成對待測氣體種類及其濃度的測量。半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器具有響應(yīng)快、靈敏度高、選擇性可調(diào)、體積小、全固態(tài)、成本低等優(yōu)點[32]，是氣體傳感器領(lǐng)域的研究熱點。但是半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器也存在受環(huán)境影響大、選擇性和耐濕性不佳的問題，因此如何提高該類型氣體傳感器的選擇性、耐濕性和穩(wěn)定性仍然是目前該領(lǐng)域研究的重點[33,34]。
材料從最初的 ZnO[35, 36]和 SnO2[37-39]，擴(kuò)展到更多種類的半導(dǎo)，例如 n 型的 α-Fe2O3[6, 40]、In2O3[41, 42]、TiO2[43, 44]、WO3[45, 46]等 NiO[47, 48]、CuO[49-51]、Co3O4[52, 53]、Cr2O3[54, 55]等。此外，半導(dǎo)已經(jīng)擴(kuò)展到多元的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料：尖晶石結(jié)構(gòu)（A如：ZnFe2O4[58, 59]、Zn2SnO4[60-62]、CuFe2O4[63-65]、CdFe2O4[66-68]ABO3）[69, 70]，如 ZnSnO3[71, 72]、LaFeO3[73, 74]等。相比單一半的復(fù)合金屬氧化物敏感特性更易調(diào)控，不僅可以在微納結(jié)構(gòu)和還能通過控制化學(xué)組成實現(xiàn)傳感特性改善的目的。 1.3 所示半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的分類通常按照檢測氣體的半導(dǎo)體氣體傳感器分為電阻型和非電阻型兩大類；其中電阻型敏元件按照導(dǎo)電機(jī)制可分為表面控制型和體控制型兩類。下面。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬氧化物異質(zhì)結(jié)氣體傳感器氣敏增強(qiáng)機(jī)理[J]. 唐偉,王兢. 物理化學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[2]基于紅外吸收光譜的瓦斯氣體濃度檢測技術(shù)[J]. 羅達(dá)峰,楊建華,仲崇貴. 光譜學(xué)與光譜分析. 2011(02)
碩士論文
[1]分等級結(jié)構(gòu)的二元金屬氧化物（AB2O4）氣敏特性研究[D]. 周鑫.吉林大學(xué) 2016
本文編號：3411851
【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域Fig.1.1Gassensorapplicationfield
光化學(xué)式氣體傳感器是利用氣體的光學(xué)特性來檢測氣體的組分和濃度的傳感器。根據(jù)具體的光學(xué)原理其可分為紅外吸收式、光干涉式、化學(xué)發(fā)光式、光離子式等氣體傳感器。光學(xué)式氣體傳感器的測量精度高，選擇性和穩(wěn)定性好，但是價格昂貴、測量成本高、測量周期較長、并且后期儀器的維護(hù)費用較高。半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器是目前被研究最為廣泛的一類氣體傳感器。該類型傳感器以半導(dǎo)體氧化物作為敏感材料，通過敏感材料與被測氣體之間發(fā)生的表面化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號并完成對待測氣體種類及其濃度的測量。半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器具有響應(yīng)快、靈敏度高、選擇性可調(diào)、體積小、全固態(tài)、成本低等優(yōu)點[32]，是氣體傳感器領(lǐng)域的研究熱點。但是半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器也存在受環(huán)境影響大、選擇性和耐濕性不佳的問題，因此如何提高該類型氣體傳感器的選擇性、耐濕性和穩(wěn)定性仍然是目前該領(lǐng)域研究的重點[33,34]。
材料從最初的 ZnO[35, 36]和 SnO2[37-39]，擴(kuò)展到更多種類的半導(dǎo)，例如 n 型的 α-Fe2O3[6, 40]、In2O3[41, 42]、TiO2[43, 44]、WO3[45, 46]等 NiO[47, 48]、CuO[49-51]、Co3O4[52, 53]、Cr2O3[54, 55]等。此外，半導(dǎo)已經(jīng)擴(kuò)展到多元的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料：尖晶石結(jié)構(gòu)（A如：ZnFe2O4[58, 59]、Zn2SnO4[60-62]、CuFe2O4[63-65]、CdFe2O4[66-68]ABO3）[69, 70]，如 ZnSnO3[71, 72]、LaFeO3[73, 74]等。相比單一半的復(fù)合金屬氧化物敏感特性更易調(diào)控，不僅可以在微納結(jié)構(gòu)和還能通過控制化學(xué)組成實現(xiàn)傳感特性改善的目的。 1.3 所示半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的分類通常按照檢測氣體的半導(dǎo)體氣體傳感器分為電阻型和非電阻型兩大類；其中電阻型敏元件按照導(dǎo)電機(jī)制可分為表面控制型和體控制型兩類。下面。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬氧化物異質(zhì)結(jié)氣體傳感器氣敏增強(qiáng)機(jī)理[J]. 唐偉,王兢. 物理化學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[2]基于紅外吸收光譜的瓦斯氣體濃度檢測技術(shù)[J]. 羅達(dá)峰,楊建華,仲崇貴. 光譜學(xué)與光譜分析. 2011(02)
碩士論文
[1]分等級結(jié)構(gòu)的二元金屬氧化物（AB2O4）氣敏特性研究[D]. 周鑫.吉林大學(xué) 2016
本文編號：3411851
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