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《硅纳米线-氧化钨纳米线复合结构的制备及气敏性能研究》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、硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构的制备及气敏性能研究PreparationandsensingpropertiesofSinanowires/WO3nanowirescompositearray工程领域：集成电路工程作者姓名：王泽峰指导教师：秦玉香副教授企业导师：陈涛高级工程师天津大学微电子学院2017年11月摘要NO2是一种有剧毒的气体，即使在低浓度下也会危害环境和人体健康。NO2会造成大气、水体及土壤污染，导致酸雨及水体酸化等现象的发生，同时NO2本身毒性可极大地危害人体健康，引起肺水肿等呼吸
2、疾病。我国规定大气环境中NO2浓度应低于106ppb，因此迫切需要研制高性能的NO2气敏传感器，以实现对NO2有毒气体快速、准确、可靠地检测。在NO2气敏传感器领域，氧化钨纳米材料与硅纳米线材料被普遍地认为是极具发展应用前景的气敏材料。研究表明，将异质结应用于气敏领域，可显著提升气敏传感器的性能，将硅纳米线与氧化钨纳米线复合形成异质结结构是探索高灵敏度敏感材料、发展高性能气体传感器的一个重要研究方向。本文首先利用金属辅助化学刻蚀法、KOH二次刻蚀制备了有序硅纳米线阵列基底，然后通过磁控溅射法在硅
3、纳米线基底上溅射钨膜，最后利用热氧化钨膜法以及水热法在硅纳米线阵列上复合氧化钨纳米线形成多级异质结结构，通过调控复合结构的形貌，显著降低了复合传感器的工作温度，提升了其对NO2气体的敏感性能。实验结果表明，热氧化钨薄膜法制备的树突状及均匀刷状的硅纳米线/氧化钨纳米线多级复合结构具有优异的NO2气敏特性。室温下，二者对于5ppm的NO2的响应值分别为11.9和21.0，是纯硅纳米线响应值（2.9）的4.1倍和7.2倍，响应时间均小于1秒，恢复时间分别为11秒和20秒，且二者均具有良好的重复性以及选
4、择性。此外本文还详细阐述了复合传感器的气敏机理，其气敏性能的提升主要得益于以下三个因素：硅纳米线与氧化钨纳米线复合在界面处形成了大量异质结，氧化钨纳米线相互连接形成了额外的导电通路，以及硅纳米线垂直有序排列的阵列结构。关键词：硅纳米线，氧化钨纳米线，复合材料，异质结，传感器IABSTRACTNO2isvirulentgas,whichcouldharmtheenvironmentandhumanhealth.NO2contaminatestheatmosphere,thewaterandthes
5、oil,andfurthermorecausesthephenomenaofacidrain,thewateracidification.Meanwhile,thetoxicityofNO2maytremendouslydodamagetothehumanhealth,andinducetherespiratoryillnesses,likethepulmonaryedema.TheconcentrationofNO2inatmosphereshouldbelowerthan106ppb,acc
6、ordingtoChina’sregulations,andthereforeitiscryingneedstodevelopaNO2gassensorwithhighperformance,whichcouldrealizetherapid,accurateandreliabledetectionofNO2inthefieldofNO2gassensing.Thereisapopularbelievethatthetungstenoxidenano-structuresandthesilico
7、nnanowires(SiNWs)arepromisinggassensingmaterials.Researchesshowthat,theapplicationofheterojunctionsingassensitivearea,maydramaticallyimprovetheperformanceofgassensors,thatis,theheterostructureformedbytherecombinationofSiNWsandtungstenoxidenanowiresma
8、ybeapotentialresearchorientationinthefuture.Inthispaper,thealignedSiNWssubstrateswerepreparedbymetalassistedchemicaletching(MACE)andKOHsecondetchingmethod,thetungstenfilmswerefabricatedbymagneticsputtering,followedbythethermaloxidizationoftungstenfil
