本文關(guān)鍵詞：石墨烯基金屬氧化物氣敏傳感器研究

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【摘要】：石墨烯是由sp2雜化的碳原子緊密排列構(gòu)成的二維六角結(jié)構(gòu)的單層石墨,具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)、力學、電學、熱學和機械性能。其優(yōu)秀的電學性能和極大的比表面積使其在氣敏傳感器方面有著非常好的應用前景。金屬氧化物半導體作為傳統(tǒng)的氣敏材料,近年來通過制備大比表面以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)和制備不同金屬氧化物復合材料,使其氣敏性有了很大提高。將石墨烯優(yōu)良的電學性能和金屬氧化物對氣體的敏感性相結(jié)合成為氣敏傳感器新的研究方向。通過LPCVD制備石墨烯。通過原子層沉積(ALD)在石墨烯上沉積不同厚度的ZnO。測試了0.5,1,3,5和10nm厚的ZnO石墨烯傳感器的氣敏性。常溫下,0.5nm厚的ZnO石墨烯對10ppm的甲醛響應可達51.7%,是本征石墨烯的5倍,測試極限低至150ppb。200℃測試溫度下,3nm厚的ZnO石墨烯對10ppm的NO2的響應可達21.5%,測試極限低至200ppb。同時還研究了不同測試溫度下傳感器響應從p型到n型的極性轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。通過熱蒸發(fā)在石墨烯上沉積SnOx-Sn制備石墨烯基SnOx-Sn氣敏傳感器。研究了SnOx-Sn蒸發(fā)速率和膜厚、基底加熱時間和溫度以及氧氣流量對氣敏性的影響。得到了最佳的制備條件,在此條件下制備的傳感器對10ppm的NO2的響應可達140%,測試極限低至200ppb。同時通過場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)和拉曼光譜(Raman)等表征手段研究了石墨烯基SnOx-Sn氣敏傳感器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學組分。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 金屬氧化物 氣敏傳感器 原子層沉積 熱蒸發(fā)
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-32
• 1.1 引言9-10
• 1.2 石墨烯簡介10
• 1.3 石墨烯的制備10-17
• 1.3.1 石墨烯的主要制備方法10-14
• 1.3.2 大面積石墨烯的制備方法14-16
• 1.3.3 本文采用的石墨烯制備方法16-17
• 1.4 石墨烯的轉(zhuǎn)移17-25
• 1.4.1 石墨烯的主要轉(zhuǎn)移方法17-24
• 1.4.2 本文采用的石墨烯轉(zhuǎn)移方法24-25
• 1.5 石墨烯基氣敏傳感器25-31
• 1.5.1 結(jié)構(gòu)型石墨烯氣敏傳感器26-27
• 1.5.2 功能化型石墨烯基氣敏傳感器27-31
• 1.6 本論文的研究思路31-32
• 第2章 石墨烯基ZnO氣敏傳感器的制備及其氣敏性研究32-45
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實驗過程34-35
• 2.2.1 石墨烯基ZnO氣敏傳感器的制備34
• 2.2.2 氣敏性的測試34-35
• 2.3 表征35-38
• 2.3.1 場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)35-36
• 2.3.2 X射線光電子能譜(XPS)36-37
• 2.3.3 拉曼光譜(Raman)37-38
• 2.4 結(jié)果與分析38-43
• 2.4.1 石墨烯基ZnO氣敏傳感器對甲醛的氣敏性研究38-39
• 2.4.2 石墨烯基ZnO氣敏傳感器對NO_2的氣敏性研究39-43
• 2.5 小結(jié)43-45
• 第3章 石墨烯基SnO_x-Sn氣敏傳感器的制備及其氣敏性研究45-65
• 3.1 引言45
• 3.2 SnO_x-Sn厚度和蒸發(fā)速率對氣敏性的影響45-51
• 3.2.1 實驗部分46
• 3.2.2 表征46-50
• 3.2.3 結(jié)果與分析50-51
• 3.3 基底加熱時間對氣敏性的影響51-56
• 3.3.1 實驗部分51-52
• 3.3.2 表征52-54
• 3.3.3 結(jié)果與分析54-56
• 3.4 基底加熱溫度對氣敏性的影響56-60
• 3.4.1 實驗部分56
• 3.4.2 表征56-59
• 3.4.3 結(jié)果與分析59-60
• 3.5 氧氣流量對氣敏性的影響60-63
• 3.5.1 實驗部分60
• 3.5.2 表征60-62
• 3.5.3 結(jié)果與分析62-63
• 3.6 小結(jié)63-65
• 第4章 總結(jié)與展望65-66
• 參考文獻66-72
• 致謝72-73
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文73

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