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1、气敏材料纳米多孔W03制备关键技术研究?34?材料导报:综述篇2010年11月(上)第24卷第11期气敏材料纳米多孔WO3制备关键技术研究何志巍,李春燕,张建军,王学进,周梅,祁铮(中国农业大学理学院应用物理系,北京100083)摘要归纳和总结了制备应用于气敏传感器的纳米多孔w().薄膜的关键技术,论述了降低材料工作温度和提高灵敏度的多种途径.分析了其各自的利弊,重点介绍了溶胶一凝胶法制备的原理和方法,总结了其应用于制备传感器材料时所面临的问题,并展望了该方向的研究前号.关键词纳米w()温度灵敏度中图分类号:X793ImportantQuestionsofw03Nan
2、oporousThinFilmDepositionTechnologyHEZhiwei,LIChunyan,ZHANGJianjun,WANGXuejin,ZHOUMei,QIZheng(CollegeofScience,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083)AbstractThenanoporousWOathinfilmisakindofimportantmateria1.FromthepointofpreparingW()I{thinfilms,theprosandconsoftheirrespectivemethod
3、sarediscussed.thesol—gelmethodandtheprincipleofthemethodarefocusedon,andimprovementnleasuresbasedontheinadequaciesofthelawareproposed.KeywordsnanoporousW(,temperature,sensitivityO引言随着纳米科技的迅速发展,纳米功能材料已成为凝聚态物理化学和材料科学最受瞩目的研究领域之一ll],在信息处理,磁存储,催化等方面具有广阔的应用前景.纳米多孔三氧化钨(WO.)薄膜是一种典型的电致变色和气致变色]材料
4、,同时作为过渡金属化合物,WO.也具有半导体特性,是一种优良的气敏传感器材料.通过掺杂过渡金属离子可使它选择对不同气体敏感,如氧化氮(NO)[5t,氨气,硫化氢_8',氢气.川等.目前研究得最多的为Pt/WO.,Ti()2,w0等共催化剂口].w(纳米多孔薄膜材料具有广阔的军事和民事应用前景,其性能很大程度上取决于制备方法及制备参数.本文综述了纳米WO.薄膜的主要制备方法,并就目前可行性较高,应用较为广泛的溶胶一凝胶法进行了详细论述,对将其应用于制备传感器材料时所面临的问题进行了总结,分析了提高材料灵敏度,降低工作温度的多种方法,展望了气敏传感器材料的研发前景.1制备
5、纳米WOs薄膜的关键技术1.1优化基本制备方法纳米W(L薄膜作为气敏材料时其关键问题集中在:合理优化制备方法,降低工作温度,提高灵敏度,降低响应及恢复时间.制备纳米多孔WO.薄膜的方法有很多种,其分类形式多种多样.按照反应物的形态可以大致分为气相沉积和液相沉积.1.1.1气相沉积的发展在众多的气相反应中,采用化学气相沉积法所制备的薄膜的重复性较好,而且制备过程连续,可控制,产品纯度较高,同时也可连续制备多层功能性的复合薄膜,因此研究应用该方法的实验较多,并发展了改进工艺.Maruyama等口3j采用光辅助化学气相沉积法(Photo-CVD)对传统的化学气相沉积法进行了
6、改进,在沉积过程中加入低压汞灯,增加了WOs沉积速率,并提高了所制备的薄膜的质量.Davazoglou等[1"吲采用快热CVD方法,以W(CO)作为反应物,在被加热的惰性气体气氛中分解,所产生的w与()再反应生成W03,并沉积在衬底基片上形成w薄膜.物理气相沉积法属于传统的制膜方法,应用较广泛,分支也较多,主要有真空蒸发法和溅射沉积法.真空蒸发法根据其加热源的不同,又可细分为电弧加热蒸发法,电子束蒸发法,激光束加热法口等,其中电子束蒸发法制备的WO.薄膜质量最好,不仅纯度高,颗粒分散性好,而且通过改变,控制气氛压力和温度,可制得颗粒尺寸不同的纳米薄膜,因而发展得也较快
7、,但是薄膜的强度和黏附性较差,且不适宜大面积成膜等】.溅射沉积法具有成膜速度快,纯度高,密度大以及机械特性良好等优点,可通过控制气体压力和温度,制得高性能WO.薄膜.溅射沉积法又可细分为直流溅射,射频溅射,磁控溅射,反应溅射口.,脉冲溅射,偏压溅射,离子束溅射等L2,其中磁控溅射技术因具有沉积速度较高,工作气体压力较低等特点而应用较广泛_2.*教育部重大项目培育基金(708014);国家自然基金(60776039);中科院半导体所材料科学重点实验室开放课题(KLSMS07—09)何志巍:讲师,博士E-mail:hecau2006@yahoo.en气敏
