mfeolt3gt基半导体材料制备及气敏性能研究

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1、中文摘要随着社会生产力的发展及广大人们生活水平的提高，气敏传感器得到了越来越广泛的应用，半导体电阻式气敏传感器是目前应用最广泛的传感器之一，成为研究的热点。本研究分别采用无机盐溶胶一凝胶法制备了MFe03(M=Sm、La)薄膜，采用传统工艺制备旁热式烧结型元件。对制备过程和丙酮气敏性能进行了讨论，揭示了组成．工艺．结构．丙酮气敏性能的内在联系，并对两类结构的气敏性能做了比较。以Sm(N03)3·6H20(La(N03)3·6H20)、Fe烈03)3．9H20等无机盐为原料，以柠檬酸为络合剂，配制成浓度为0．3mol／L的前驱体溶胶，在A1203基片上经过浸渍．提拉、干燥、预处理和烧结等过程制

2、备了高质量纳米晶钙钛矿相MFe03薄膜。用FT-IR吸收光谱分析了前驱体的结构，以TG．DSC分析讨论了前驱体在烧结过程中的变化，用XRD分析了品相，并用SEM表征了薄膜的表面形貌。分析了掺杂MFe03薄膜的阻温特性，呈现半导体氧化物的特征，根据曲线计算出材料的导电激活能，与理论相符合。MFe03薄膜对低浓度丙酮气体有良好的敏感性能：SmFe03薄膜在测试温度为450℃时，对30ppm丙酮气体灵敏度达到20，响应时间和恢复时间分别为15s和16s；LaFe03薄膜的丙酮灵敏度比SmFe03薄膜偏高，灵敏度达到22．5，响应时间和恢复时间分别为30s和20s。从缺陷和载流子的性质入手讨论了MF

3、e03薄膜的导电机制和气敏机理。深入研究了测试温度、气体浓度、掺杂和膜厚对材料性能的影响。针对烧结型传感器，系统研究了工作电压、玻璃料添加剂，贵金属Pt以及掺杂对元件电阻和气敏性能的影响，获得了气敏元件最佳性能条件为：测试电压为4．5V，掺入lm01％Pt的SmFe03元件对10ppm丙酮气体灵敏度达到3．2。比较MFe03薄膜和烧结型元件气敏性能发现，薄膜材料由于高的表面活性和比表面积，对丙酮的灵敏度更大。考察了两类材料的选择性、稳定性，并对MFe03材料的气敏机理进行了探讨。指出未来气敏器件的发展方向为薄膜型元件。材料方面选择在低温下具有变化范围小的低电阻的材料，通过微量掺杂等手段提高气

4、敏元件的选择性。关键词：SmFe03；LaFe03；薄膜；烧结型；气敏传感器ABSTRACTWiththeimprovementofsocialproductivityandthelifelevelofmostpeople，gassensorsareusedmoreandmorewidely．Semiconductor-typedgassensorisonekindofmostwidelyusedgassensors，whichbecomesaresearchhotspotatpresent．Inthisstudy,MFe03(M=Sm，La)thinfilmswaspreparedbyin

5、organicsaltsol-gelmethod；Theindirectlyheatedandsintere．dtypeelementswerepreparedwithtraditionalprocess．Thesyntheticalprocessesandgassensitivepropertiestoacetonehavebeendiscussed．Relationofthecomposition，syntheticalprocess，structureandsensitivepropertytoacetonegasofLaFe03thinfilmswasinvestigatedinth

6、ispaper．Thegassensingpropertiesofthesetwokindsofstructureswerecompared．Withcitricacidusedascomplexagent，theprecursorsolutionwaspreparedbydissolvingSm(N03)3·6H20(La(N03)3·6H20)，Fe(N03)3·9H20andotherinorganicsaltsintowater,ofwhichtheconcentrationwas0．3mol／L．MFe03thinfilmswithperovskitestructurenano—c

7、rystallinegrains、verefabricatedafterthedip—coating．drying，pre·heatingandsintering．FT-IR，TG-DSC，XRDandSEMwereusedtoanalyzetheprecursorandthethinfilms．ResistanceVS．temperaturepropertiesofMFe03thinfilmswereana