氧化钨-氧化碲异质纳米结构气敏传感器研究

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1、氧化钨/氧化碲异质纳米结构气敏传感器研究Studyontungstenoxide/telluriumoxideheterogeneousnanostructuregassensor工程领域：集成电路工程作者姓名：王克行指导教师：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月摘要当前，人们对生存环境安全问题日益关注，大气环境的治理与保护变得尤为重要。工业废气、汽车尾气等产生了大量的毒性NO、NO2，这些氮氧化物气体可导致酸雨等自然灾害，同时可能诱发呼吸道疾病，严重污染了环境并对人身健康造成威胁

2、，因此，对于氮氧化物气体的高灵敏度可靠快速检测具有迫切的现实意义。氧化钨材料是一种极具潜力的NOX气敏传感材料。为了进一步提高氧化钨基气敏传感器的敏感特性，异质复合是一种有效的方法。本论文通过构造氧化钨/氧化碲异质结构，获得了对NO2气体具有高灵敏度、快速响应与恢复的气敏传感器。通过两步法制备了氧化碲纳米颗粒修饰的氧化钨纳米棒结构。首先采用溶剂热方法合成氧化钨纳米棒，再利用四氯化碲的水解反应在氧化钨纳米棒表面修饰氧化碲纳米颗粒形成氧化钨/氧化碲表面异质纳米棒。利用SEM、XRD、TEM等技术对制备的纳米结构样品进行

3、了微观表征，并进一步评价了其气敏特性。结果o表明，氧化碲修饰后的气敏传感器较纯氧化钨纳米棒工作温度由200C降低至oo150C。同时对NO2气体的灵敏度显著提高，150C时，氧化钨/氧化碲表面异质纳米棒气敏传感器表现为n型半导体的特性，对0.1-1ppmNO2气体的灵敏度为纯氧化钨纳米棒的4倍左右，且具有良好的动态响应特性，以及对NO2气体的良好选择性。阐述了氧化钨/氧化碲表面异质纳米棒的气敏机理，重点分析了氧化钨/氧化碲n-p异质结对电子输运及其对导电沟道的影响等。基于氧化钨、氧化碲双材料体系，利用气相法制备了垂

4、直准定向氧化钨/氧化碲核壳异质纳米线阵列，SEM、XRD等微观表征显示制备的核壳阵列结构形貌均匀，该种异质有序阵列在气敏传感领域及其他相关领域可预期有广阔的研究前景。关键词：氧化钨，氧化碲，气敏传感器，纳米结构，气敏机理ⅠABSTRACTAtpresent,peoplepaymoreandmoreattentiontotheenvironmentalsafetyinhumanlife.Sothetreatmentandprotectionoftheatmospherehavebeenmoreandmorevital

5、.ThetoxicNO,NO2originatedfromtheindustrialwastegasandtailgashaveledtoacidrain,andmeanwhileinducedtherespiratorydisease,thatis,thenitrogenoxidegascouldcontaminatetheenvironmentandfurtherdamagethehumanhealth.Therefore,thereisacryingneedtorealizethehighsensitive,

6、reliable,rapiddetectionofnitrogenoxidegas.Tungstenoxidematerialisanultrapromisinggassensingmaterial.Tofurtherimprovethesensitivepropertiesofgassensorbasedontungstenoxide,theheterogeneouscompositionisaneffectiveway.Thispaperaccomplishesahighsensitive,fastrespon

7、seandrecoverygassensorexposedtoNO2,throughconstructingthehetero-structureoftugnstenoxideandtelluriumoxide.Thestructureoftungstenoxidenanorodsmodifiedbytelluriumoxidenanoparticleswaspreparedbytwosteps.Firstly,tungstenoxidenanorodsweresynthesizedbysolvothermalme

8、thod,followedbythetungstenoxidenanorodsmodifiedwithtelluriumoxidenanoparticles,whichwasformedbyhydrolysisreactionoffourtelluriumchloride.ThenanostructuresampleswerecharacterizedbyS