一种基于TiO2纳米棒阵列的快速响应湿度传感器研究.pdf

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1、2015年第34卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)55DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)09-0055--03一种基于TiO2纳米棒阵列的快速响应湿度传感器研究杜鹏，陈向东，朱浩(西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都611756)摘要：通过水热法使TiO纳米棒阵列直接生长在又指电极之间，并制备成湿度传感器。纳米棒疏松多孔，直径大约20nm，长度1m。在相对湿度6％-97％RH的范围内传感器的电阻变化达3个数量级，感湿曲线的线性较好，湿滞较小。由于纳米棒生长方向一

2、致，形成了许多有利于水分子进出的水汽通道，有效提高了传感器的响应特性，该传感器的响应时间为2S，恢复时问为6S。关键词：TiO纳米棒阵列；湿度传感器；水热法；叉指电极；响应时间中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)09-0055-03Study0naflastresponsehumiditysensorbased0nTiO，nanorodarrayDUPeng，CHENXiang-dong，ZHUHao(SchoolofInformationScienceandTechnology，SouthwestJiaoto

3、ngUniversity，Chengda611756，China)Abstract：TiO2nanorodarrayisgrowndirectlybetweenAuinterdigitalelectrodesbythehydrothermalmethod．ThenanorodsaregrownverticallyalongthelateralsurfaceofAuelectrodetobepreparedforhumiditysensor．Thenanorodarrayisakindofloreandporousmaterial，about20nmind

4、iameter，1minlength．Theresistancechangerangeofthesensorhasalmostthreeordersofmagnitudeinhumidityrangeof6％一97％RH．1inearityofhumiditysensingcurveisbetteraIldhysteresisislittle．Duetogrowthofnanorodsinthesamedirection．formalotoforderedchannelsofwatervaporandisfavorabletotheentranceand

5、exitofwatermolecule，iteffectivelyimproveresponsecharacteristicofthesensor，responsetimeandrecoverytimeofsensoris2Sand6S，respectively．Keywords：TiO2nanorodarray；humiditysensor；hydrothermalmethod；interdigitalelectrode；responsetime0引言快，灵敏度更高。湿度传感器广泛应用于工业、农业、环境、气象、国防和1实验航天等领域。为了满足生产生活的

6、需要，科研工作者不1．1器件的制备断研究新型湿度传感器。生产生活中对湿度传感器的需求本实验所用生长基底是Au叉指电极，通过真空溅射主要是：高灵敏度，可反复使用，快速响应，长寿命，高湿选的方式在SiO衬底上先后溅射上和Au，再通过光刻工择性和稳定性好等。经过多年的努力研究员发现很多艺形成电极图案，两电极间距为25pLm。图l所示为湿度纳米材料可以作为感湿元件，并取得了非常良好的效果，比传感器示意图。如：ZnO，SiO，SnO2，WO3，TiO等。在众多的纳米材料中，TiO以其独特的化学稳定性和超大的比表面积，在湿度传感器中有着广阔的应用前景。制作纳米材料的

7、方法很多，例如：化学气相沉积，凝胶一溶胶法，磁控溅射法，电化学生长。本文采用水热法生长纳米棒阵列，使TiO沿着Au表面定向的生长在两电极图1湿度传感器的示意图之间。这样可以使生长的纳米薄膜取向性更好，形成有Fig1Diagramofhumiditysensor序的水汽通道，有利于水分子进出，从而使传感器的响应更在两电极间生长出定向的TiO纳米阵列，将其作为感收稿日期：2015-02—15$基金项目：国家自然科学基金资助项目(61171050)；电子薄膜与集成器件国家重点实验室开放课题项目(KFJJ201015)56传感器与微系统第34卷湿材料，具有更大的

8、比表面积，更容易感受湿度的变化。本实验生长TiO纳米阵列所需的生长液是由钛酸四异