環(huán)境有害氣體如二氧化氮,三乙胺等無時(shí)無刻的在危害著人類健康與環(huán)境,而金屬氧化物半導(dǎo)體基傳感器具有成本低、穩(wěn)定性好、可在線檢測等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于檢測有害氣體。但是單一金屬氧化物半導(dǎo)體材料基傳感器不能滿足當(dāng)今檢測有害氣體的需求,而很多文獻(xiàn)表明了設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)和形成異質(zhì)結(jié)可以明顯地提高材料的氣敏性能。因此,本文采用不同方法制備了具有異質(zhì)結(jié)和微納米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體及其復(fù)合物氣敏材料來檢測環(huán)境有害氣體NO2和三乙胺,具體內(nèi)容如下:本文采用簡易低成本的靜電紡絲法合成了具有n-n異質(zhì)結(jié)的SnO2-ZnO復(fù)合納米纖維。然后使用SEM、TG、XRD、BET、XPS等多種表征去表征它的結(jié)構(gòu)與性能。制得的納米纖維具有典型均一的一維納米結(jié)構(gòu)形貌。此外SnZn20（Zn=20%At.）復(fù)合物基傳感器不僅對1ppm NO2氣體具有超高的靈敏度（46）、快速的響應(yīng),回復(fù)和線性的的濃度-響應(yīng)關(guān)系在900C較低的操作溫度下,而且具有良好的選擇性與穩(wěn)定性。它是一個(gè)有潛力檢測NO2的氣敏材料。最后,n-n異質(zhì)結(jié)的機(jī)理也被詳細(xì)討論了。本文采用模板法制備了納米片組裝的多級結(jié)構(gòu)NiO空心球,制備得到的NiO空心球具有大的比表... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＩＩ型半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏元件吸附氣體時(shí)電阻變化示意圖??

和異性異質(zhì)結(jié)（ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)）。由于ｐ－ｐ型異質(zhì)結(jié)兩種半導(dǎo)體對氧吸附的能力較差導(dǎo)致較??低的氣敏性能，研究者們很少使用ｐ－ｐ結(jié)復(fù)合物來用作氣敏材料，這里詳細(xì)討論ｐ－ｎ??結(jié)和ｎ－ｎ結(jié)的原理和應(yīng)用。??１．２．１?ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)提高氣敏性能的原理和應(yīng)用??Ｍｉｌｌｅｒ等［１５］在２０１４年總結(jié)了關(guān)于ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)提高氣敏的原理及機(jī)制�？偟膩碚f，??當(dāng)兩種半導(dǎo)體材料相互接觸形成復(fù)合物時(shí)，它們的界面形成異質(zhì)結(jié)。如果兩個(gè)材料的??費(fèi)米能級不同，各自的能帶會隨著費(fèi)米能級的移動發(fā)生變化。當(dāng)兩個(gè)半導(dǎo)體材料的費(fèi)??米能級（ＥＦ）不相同時(shí)，費(fèi)米能級較高的半導(dǎo)體中導(dǎo)帶的電子將會流向費(fèi)米能級低的??導(dǎo)帶，而空穴的流動方向則相反，直至費(fèi)米能級已達(dá)到平衡。達(dá)到平衡后，在ｎ型半??導(dǎo)體界面會因?yàn)殡娮恿魇Ф纬呻娮雍谋M層，ｐ型半導(dǎo)體界面空穴流走則產(chǎn)生空穴耗??盡層，能帶結(jié)構(gòu)圖如圖１－２所示。??由于ｐ型半導(dǎo)體和ｎ型半導(dǎo)體載流子濃度都隨著ｐ－ｎ結(jié)的形成而降低，故ｐ－ｎ結(jié)??復(fù)合物的電阻比較與復(fù)合之前會變大。??Ｂｅｆｏｒｅ?Ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｆｔｅｒ?Ｃｏｎｔａｃｔ??

兩邊半導(dǎo)體的主載流子均為電子，所以它們的費(fèi)米能級達(dá)到新的平衡后費(fèi)米能級高的??半導(dǎo)體一側(cè)由于電子流動形成電子耗盡層而費(fèi)米能級低的半導(dǎo)體一側(cè)形成電子累積??層，如圖１－３所示。ｎ－ｎ結(jié)對原先半導(dǎo)體的初始電阻影響比較復(fù)雜，但是由于電子累??積層的出現(xiàn)，對氣體吸附反應(yīng)過程也會產(chǎn)生影響。在ｎ－ｎ異質(zhì)結(jié)在傳感器方面的研究??也是非常廣泛，如ＳｎＯ／ｎＣｈＰＵＦｏＣｂ／ＳｎＯ；＾等。??（ｃ）?（ｄ）?Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｃｐｌｅｔｔｏｎ??峨、？－?？？?？．?ｐ?Ｉｍｒ?Ｉｓｘｓｃ??、夕?Ａ?ａ?Ｐ?—?＞??Ｅｆ－ｉ?——?丨，?ｒ＃?ｈ??ｎ－ｎ?＝?ｊ?ｊ?Ｊ??ｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｉ?卜）！?３．０?ｅＶ：??＾?Ｅ?：３６ｅＶ?卜、?：??：２?．?＇?▼?ｔＶＢ?？?Ｖ?Ｅｖｂ??驗(yàn)馨Ｉｔ?摩?仰??＊?Ａｍ?ｎ＾ＳｎＯｊＶ＇ｖ??圖１－３?ｎ－ｎ結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ?１－３?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｎ－ｎ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ??１．３材料的結(jié)構(gòu)和形貌對半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏性能的影響??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電弧等離子體法制備的納米α－Fe2O3的氣敏特性[J]. 崔作林,董立峰.  功能材料. 1995(04)

博士論文
[1]半導(dǎo)體NiO及其復(fù)合氧化物的水熱合成及電化學(xué)與氣敏性能研究[D]. 林櫟陽.重慶大學(xué) 2015
[2]基于分等級結(jié)構(gòu)氧化銦的氣體傳感器研究[D]. 徐秀梅.吉林大學(xué) 2014
[3]金屬氧化物半導(dǎo)體復(fù)合材料納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其氣敏性能的研究[D]. 婁正.吉林大學(xué) 2014
[4]低維α-Fe2O3納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D]. 王燕.南開大學(xué) 2009
[5]氧化鋅基一維納米復(fù)合材料制備及其性能研究[D]. 向群.上海大學(xué) 2008



本文編號：3581079