基于半导体纳米薄膜的酒精气敏传感器构建及性能研究

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1、？＊＇？论文编号１．１闲ＷＪ６１００中曲分类号：ＴＮ３０３ＴＮ？０４０，．９４ｙ学科分类号■Ｓ１０．１０＿３５密级寸义相＊乂净阪０ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ－硕±专业学位论文刪刪｜；側［歷ｉＭ抑３１裡ＷＷＷ贿刖ｙ基于半导体纳米薄膜的酒精气敏传感器构建及性能研究０ＡｌｃｏｈｏｌＧａｓＳｅｎｓｏｒＳｔｕｄｙ打Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ才技ａｓｅｄｏｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＮａｎｏＴｈｉ打Ｆｉｌｍｓ产Ｈ１＾；ｊ＊’？？．．．嫩

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3、＿学化冷丈狀牧使巧按捉书本理工大举有关保、学位论文作者完全了解义津留使巧学位论文的规定。特授权义津理工大華可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件－。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学但沁义作者签名：张导师签名巧邊１：月ｇ签哥文日签李Ｊ李期：年＾月年＾今分类号：510.1035密级：天津理工大学研究生学位论文基于半导体纳米薄膜的酒精气敏传感器构建及性能研究（申请工程硕士学位）学科专业：光学工程研究方向：半导体

4、薄膜材料与器件作者姓名：张韩霞指导教师：张楷亮教授2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeStudyonPerformanceofAlcoholGasSensorBasedonSemiconductorNanoThinFilmsByHanxiaZhangSupervisorProf.KailiangZhangFebruary2016摘要随着人们生活水平的提高，汽车行业也得到了快速的发展，但随之也带来了一定的危害，比如交通事故发生的概率越来越大，根据世界卫生组织调查显示，50%

5、到60%的交通事故是由于酒驾而造成的，严重威胁我们的人身安全，因此酒精检测引起了广泛的关注。基于纳米结构的气敏传感器具有比表面积大、表面活性高、表面气体通道多、易于集成等诸多优势，因此备受研究人员青睐。其中，二氧化钛纳米薄膜不仅继承了这些优点，还具有灵敏度高、工作温度低、响应迅速、易于制备等独特的优点，因此本文选择二氧化钛纳米薄膜作为酒精气敏传感器的敏感材料。为了进一步改进器件的传感特性，本文设计了叠层复合结构，制备了二氧化锡和二氧化钛的叠层纳米薄膜，提高了器件的灵敏度；另外，对衬底进行处理，利用双槽电化学腐蚀的方法，制备出了多孔硅衬底，提高了气敏元件的比表面积，改善了传感特性。

6、具体的研究内容如下：（1）利用电子束蒸发的方法在衬底上生长Ti叉指电极，然后利用多功能磁控溅射设备沉积TiO2纳米薄膜。并研究了生长过程中各个工艺条件对薄膜特性和器件传感性能的影响，得到最佳的沉积工艺条件为：氧氩比2.5:57.5，功率120W，压强0.8Pa，靶基距7cm，衬底温度450℃。（2）利用磁控溅射方法制备了TiO2和SnO2纳米薄膜的叠层结构，由于两者具有相似的晶格结构，在高温条件下，可以取代彼此颗粒内部的离子，因此使气敏元件表面活性增强，电荷转移增大，从而显著提高了器件的灵敏度。（3）将清洗干净的P型硅片进行双槽电化学腐蚀，腐蚀溶液为体积比为2:1的N，N-二甲基

7、甲酰胺和氢氟酸的混合溶液，当电流为64mA时，制备出了平均孔径约为400nm的多孔硅，以多孔硅为衬底进行TiO2纳米薄膜沉积，制备出的传感器件灵敏度为石英衬底传感器的2倍，响应/恢复时间在10s内。关键词：TiO2复合纳米材料多孔硅气敏传感器AbstractWiththeimprovementofpeople'slivingstandards,automobileindustryhasgotrapiddevelopment,butthatcomeswiththehazardiso