硅纳米孔柱阵列湿敏性能研究.pdf

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1、第24卷第5期传感技术学报Vo1．24No．52011年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2011Humidity．SensingPropertiesofNanostructuredSiC／SiliconNanoporousPillarArrayWANGHaiyan，CHENHongyan，HUQinfei，MENGXiaobo，ttANChangbao，LIXinjian，1．DepartmentofPhysicsandLaboratoryofMaterialsPhysics，ZhengzhouUni

2、versity，Zhengzhou450052，China．12．DepartmentofTechnologicalPhysics，ZhengzhouUniversityofLightIndustry，Zhengzhou450002，China，Abstract：Utilizingsiliconnanoporouspillararray(Si—NPA)assubstrates，twonanocompositesystems，SiCnanoparticle／Si-NPA(nc-SiC／Si—NPA)andSiCnanowire／Si—NPA(nW—S

3、iC／Si-NPA)werepreparedbyachemicalvapordepositionmethod．Thesilrfacemorphologies，chemicalcompositionsandroom—temperaturehumidity—sensingpropertiesofthetwosystemswerecharacterized．Itwasdisclosedthatthecapacitanceresponseofboth，一SiC／Si—NPAandrtW—SiC／Si—NPAwerehighlysensitivetovapo

4、r．Withtherelativehumidity(RH)changingfrom11％to95％andatatestingfrequencyof100Hz．acapacitanceincrementof750％fornc-SiC／Si-NPAand1050％for几一SiC／Si-NPAwasachieved，andthecorrespondingresponse／recoverytimesweredeterminedtobe100／150Sand10／10S，respectively．Thehighhumidity—sensitivityoft

5、hetwosystemswasattributedtotheenlargementofthesensingareascausedbythepresentationoflargequantitiesofhe-SiCandnw-SiC，whiletheshortresponse~recoverytimeswereduetotheformationofeffectivevaportransportationpathsprovidedbythearraystructureofSi-NPA．Keywords：humiditysensor；SiC／silico

6、nnanoporouspillararay；chemicalvapordepositionEEACC：7230Ldoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．05．003纳米碳化硅／硅纳米孑L柱阵列湿敏性能研究术王海燕，陈红彦，胡青飞，孟晓波，韩昌报，李新建，1．郑州大学物理工程学院，材料物理实验室，郑州450052；＼＼2．郑州轻工业学院技术物理系，郑州450002／摘要：以硅纳米孔阵列(Si—NPA)为衬底，采用化学气相沉积法分别制备了SiC纳米颗粒／si—NPA(—SiC／Si—NPA)和SiC纳米线／Si-NPA(nW

7、—SiC／Si-NPA)复合体系，并对其表面成分和形貌、室温湿敏性能进行了表征。实验结果表明，船一SiC／Si—NPA和nw—SiC／Si-NPA均对水蒸气表现出灵敏的电容响应。当环境相对湿度从11％增加到95％，在100Hz的测试频率下nc—SiC／Si—NPA的电容增加了750％，而nw-SiC／Si—NPA的电容增加了1050％。通过升湿和降湿动态过程，测得M—SiC／Si—NPA的响应和恢复时间均为10S，nw—SiC／Si—NPA的响应和恢复时间分别为lO0S和150S。分析表明，一SiC／Si—NPA、一SiC／Si-NPA对湿度的高度

8、敏感性主要源于nc—SiC、／iw—SiC所引起感应面积的巨大增加，而其较短的响应和恢复时间则归因于阵列结构为水蒸气提供了