资源描述：
《纳米金属氧化物气敏薄膜厚度效应的实验规律和理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第11期实验室研究与探索Vol.24No.112005年11月RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYNov.2005纳米金属氧化物气敏薄膜厚度效应的实验规律和理论袁庆华, 李 蕾, 刘文利, 李建明, 裘南畹(山东大学物理和微电子学院,山东济南250061)摘 要:给出了动态厚度效应特征时间的公式,灵敏度Sn与膜厚l的关系和存在最佳膜厚的特征,电导激活能随膜厚变化的特征。提出了发展气敏机理的扩散反应功能概念;提出了在纳米气敏晶粒中引入介观效应概念和修正Fermi统计的要求。关键词:厚度效应;特征时间;介观
2、效应中图分类号:O488文献标识码:B文章编号:100627167(2005)1120022204Nano2FilmThicknessEffectofMetalOxidesandtheCorrelationTheoryYUANQing2hua,LILei,LIUWen2li,LIJian2ming,QIUNan2wan(CollegeofPhysicsandMicroelectronic,ShandongUniv.,Ji’nan250061,China)Abstract:Thedynamicalthicknesseffect—formulao
3、fcharacteristictime,therelationbetweensensitiritySnandfilmthickness,theexistenceoptimumfilmthickness;thecharacteristicsofconductanceactivityenergythatvarieswithfilmthicknessweregiven.Thedevelopmentofdiffusionreactionfunctioninthegassensingmechanismandthemesoscopicidea,there
4、formingFermistatisticformulainthenano2gassensingcrystalswereproposed.Keywords:thicknesseffect;characteristictime;mesoscopiceffect1 动态厚度效应—特征时间τ的规律1.1 响应时间τs随膜厚l的变化(1)实验结果。①反应溅射ZnO酒敏薄膜τs随l的变化。实验数据见表1;logτs-logl见图1的(A)。②粉末溅射SnO2PPtCO气敏薄膜τS随l的变化。实验数据见表2;logτs-logl见图1的(B)。表1ZnO
5、薄膜τs-l-10l(10nm)Loglτs(s)logτs备注1002.000006.80.83251酒敏样品图1logτs-logl3002.477127.20.85733[C2H5OH]=200ppm表2SnO2PPt薄膜τs-l5002.698978.50.92942工作温度t0=320℃-10l(10nm)Loglτs(s)logτs备注10003.0000013.81.009885002.698973.50.54407CO敏样品20003.3010324.51.38917τs=70%响应时间7502.875063.60.56630
6、[CO]=1250ppm30003.4771260.01.7781510003.000003.30.51851工作温度t0=160℃14003.146135.50.74036收稿日期:200421222316003.204127.30.86332作者简介::袁庆华(1959-),女,陕西西安人,实验师,研究方向:气28003.4471623.71.36173τs=70%响应时间敏元件,Tel:0531288392262;Email:yuanqh@sdu.edu.cn(2)τs-l的规律。从图1可见,当l大时和l小 第11期袁庆华,等:纳米金属
7、氧化物气敏薄膜厚度效应的实验规律和理论23时,lgτs-lgl的关系均为直线,而当l小时的直线斜率为0,于是τs随l变化的规律可写成为0mτs=τs(1+αl)(1a)0τs,α,m均为参数,其中m之值就是l大时lgτs-lgl的直线斜率。通过计算得图1(A)中的m=2.11,图1(B)中的m=1.82,它们的平均值为m≈2;所以(1)a的具体形式为02τs=τs(1+αl)(1b) 对于有一定厚度的气敏薄膜反应溅射ZnO酒敏薄膜:2140nm粉末溅射SnO2PPtCO敏薄膜:80nmτs∝l(1c)l3粉末溅射ZnO酒敏薄膜:0 而τs
8、为l=0时只有表面时的响应时间。50nm粉末溅射Fe2O3酒敏薄膜:100nm1.2 恢复时间τs的规律粉末溅射SnO2PCeO2酒敏薄膜:150nm实验表明,τc
