SnO,2气敏传感器的制备及性能研究

《SnO,2气敏传感器的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要本论文采用X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(sEM)分析，原子吸收光谱(AAS)分析、红外光谱(FT-IR)分析、原子力显微镜(AFM)分析，以及对工作温度．电阻、掺杂浓度．电阻，灵敏度等的测试，研究了化学共沉淀法和溶胶．凝胶法制备的Sn02材料的相结构、晶粒尺寸和气敏性能；考察了Sn02气体传感器的组分和加工工艺对气敏性能的影响。采用化学共沉淀法，制备Sn02纳米粒子。XRD和SEM测试结果表明：煅烧温度和煅烧时间对晶体结构和晶粒尺寸有显著影响：最终粉体呈球形，粒径大约为60rim。

2、以Ni2+为掺杂离子，以AAS为手段，研究pH对掺杂离子利用率的影响。结果表明，随着pH值的增大，NiH的利用率逐渐提高，在pH=8时出现极大值，之后有微弱降低。采用溶胶．凝胶法，以自云母和A1203陶瓷为基片，制备纯净及掺杂(Cu”、Ni2+、Pd2+)的Sn02纳米薄膜。XRD分析表明：掺杂后样品仍为金红石型结构，通过对晶胞参数及晶粒度的计算，可知随着掺杂量的增多，晶胞体积及晶粒度里减小的趋势。利用AFM可以观测到薄膜表面较为平整，构成薄膜的粒子呈球形，尺度均匀，颗粒问有空隙，这种疏松的表面特征有利于提高纳米粒子表面对气体分子的

3、吸附，进而改善元件的气敏性能。对Sn02气敏元件基体的掺杂量．电阻、工作温度．电阻、灵敏度等的研究表明，掺杂量越大，Sn02薄膜的电阻越大，随着工作温度的升高，不论是纯净的还是掺杂的Sn02薄膜，其电阻均呈降低的趋势。通过对H2的气敏性能测试表明，掺杂Sn02薄膜对H2有更好的灵敏度。理论分析表明，气敏传感器的电阻与载流子迁移率密切相关，迁移率随温度的变化决定了工作电阻的变化；纳米级Sn02材料的量子尺寸效应和表面效应使得Sn02气敏传感器性能优化。通过掺入贵金属或过渡会属离子，可以提高材料的灵敏度。关键词：Sn02,掺杂；薄膜；气

4、敏传感器西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页AbstraGtSn02gas-sensingbasalmaterialswerepreparedbythemethodsofChemicalco—precipitationandsol-gelmethod．Someanalyticalmethodssuchaswereusedtoinvestigatethephasestructure，grainsizeandgas—sensitivitywereinvestigatedbytheanalyseofX-raydiffraction(XR

5、D)，scanningelectronmieroseopy(SEM)，atomicabsorptionspeetrometry(AAS)，infra·redsepectrometry(IR)，andatomicforcemicroscopy(AFM)andtheaspectsofworkingtemperaturetoresistance，dopingconcentrationtoresistanceandsensitivity．Thenthelawoftheeffectongas·sensitivitycausedbythecom

6、ponentandprocessingtechnicofSn02gas-sensingprobewasdiscussed．Inthechemicalco-precipitationmethod，pH，dosageofdisperser，temperatureandtimeofcalcinationswerestrictlycontrolledtoprepareSn02nano-particles．TheresultsofXRDandSEMshowthatphasestructuredoesnotchangelargelywithth

7、edifferentpH，andtemperatureandtimeofcalcinationshaveagreateffectonthestructureandgrainsize，thepreparedpowderaresphericalandtheaverageradiusofthemisabout60rim．ThedopingionsNi2+andtestingmethodAASwereusedtoinvestigatetherelationofpHandtheutilizationratioofdopingions．Ther

8、esultsshowthattheutilizationratioofNi2+increasesaspHlevelsrises．AmaximumoftheutilizationratioappearswhenpHis8，afterth