knn介孔blt钙钛矿材料湿敏元件的特性分析

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1、学校代号10530学号201330101208分类号TN303密级硕士学位论文KNN/介孔BLT钙钛矿材料湿敏元件的特性分析学位申请人袁孟姣导师姓名及职称张勇副教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向电子材料与器件二〇一六年五月十五日CharacteristicanalysisofhumiditysensorsbasedonKNN/mesoporousBLTperovskitematerialsCandidateMengjiaoYuanSupervisorAssociateProfessorYongZhangCollegeSchoolofP

2、hysicsandOptoelectronicsProgramElectronicMaterialandDevicesSpecializationElectronicScienceandTechnologyDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay15th,2016湘潭大学学位论文原创性声明独立进行研究所取得的本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下研究成果，本论文不包含任何其他个人或。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做

3、出重要贡畴的个人和集体，均。已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名；素妾故曰期：年右月＾曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借留并向国家有关部口或机构送交阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行Ｗ采用影印。、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文检索，可涉密论文按学校规定处理。作者签名：丟蓋故曰期：Ｌｏｌｔ年ｔ月／〇曰〇（导师签名日期：＞４年月／日摘要湿度传感

4、器作为湿度信息的采集单元，已经在环境监测、军事国防、仓库存储、工业生产、气象等方面得到广泛应用，是传感器大家族中的一个非常重要的成员。因此科研工作者对湿度传感器投入了非常多的注意力。本文采用金属有机物分解法(Metal-Organic-Decomposition,MOD)、纳米浇铸法、静电纺丝法，制备了铌酸钠钾(KNN)粉末、钛酸铋镧(BLT)粉末、介孔BLT粉末以及介孔BLT纳米棒材料，并通过制作湿度传感器，对其相应的湿度敏感性能进行研究，并分析了其相关的湿度敏感机制。主要内容和结果包括以下三个部分。1.通过MOD法结合煅烧技术制备了K0.5Na0.5NbO

5、3(KNN)粉末材料，并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱仪(EDS)对KNN材料进行了表征分析。运用智能湿敏分析系统测试研究了KNN粉末的湿敏性能。通过对复阻抗图谱的分析，研究了KNN粉末的湿度敏感机制。研究表明：(a)制备出的KNN粉末具有形貌为立方体的钙钛矿晶体结构。(b)60和100Hz工作频率下，11%-95%RH的全湿范围内，KNN湿度传感器的阻抗变化超过了四个数量级，且具有良好的线性度。(c)60和100Hz工作频率下，KNN湿度传感器的响应时间和恢复时间都分别为8s和18s，最大湿滞大约为2%RH。(d)通过对复

6、阻抗图谱的分析，结合电子传导和离子传导理论，研究了KNN粉末的湿敏机制，并发现在水中具有高溶解度的碱金属K+和Na+和其优良的电子传导特性是提高材料湿敏性能的主要原因。2.通过MOD法加上煅烧技术制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)粉末材料，在此基础上运用纳米浇铸法构建出具有介孔结构的BLT粉末材料。利用XRD、SEM和透射电子显微镜(TEM)对BLT和介孔BLT粉末的表面形貌和晶体结构进行了表征，并制作出湿度传感器。利用智能湿敏性能测试系统结合湿度发生装置研究了不同相对湿度下BLT和介孔BLT粉末的湿敏特性。测试分析了介孔BLT粉末的复阻抗图

7、谱，进一步探讨了介孔BLT湿度传感器的湿敏特性机理。研究表明：(a)通过纳米浇铸法制备的介孔BLT粉末具有具有疏松的微观结构。且介孔BLT粉末的比表面积(10.8m2/g)明显高于BLT粉末的比表面积(0.4m2/g)。(b)100Hz工作频率下，BLT和介孔BLT湿度传感器在全湿范围(11%-95%RH)的阻抗值变化量都达到最大，且介孔BLT的阻抗变化数量级达到6个数量级，远远大于BLT阻抗值的变化量(仅为1个数量级)，说明介孔BLT具有良好的传感特性。(c)100Hz时介孔BLT粉末的响应恢复时间分别为32s和68s，最大湿滞约为12%RH。(d)通过以上

8、对比，对于同种材料，介孔结构的加入能极