微波烧结对纳米ZnO气敏元件性能改进研究.pdf

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1、74传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第9期微波烧结对纳米ZnO气敏元件性能改进研究丁红，柏自奎(1．上海第二工业大学计算机学院，上海201209；2．华中科技大学材料学院塑性成型及模具技术国家重点实验室。湖北武汉430074)摘要：分析了微波烧结的原理和特点，并将其引入气敏元件的制备工艺中，研究微波烧结工艺对纯纳米ZnO厚膜阵列元件的气敏性和稳定性的影响。实验表明：微波烧结ZnO厚膜时间越长，厚膜电导和敏感性越小。在2O，4O，60min3种烧结对比中，20min烧结的

2、元件具有最好的敏感性和最低的最佳敏感温度，60min烧结的元件具有最好的稳定性。可见微波烧结可以有效调控气敏元件的敏感性和稳定性，是一种值得推广的新的气敏元件的制备技术。关键词：微波烧结；纳米ZnO；气敏性能；稳定性中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)09--0074--03Research0nperformanceimprovement0nnano．ZnO●●‘‘gassensorusingmlcr0waVesinteringDINGHong．BAIZi．kui(1．ShanghaiSecondPo

3、lytechnicUniversity，Shanghai201209，China；2．StateKeyLaboratoryofPlasticFormingSimulationandDie&MouldTechnology．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan43OoI74，China)Abstract：Microwavesinteringtechniquewasemployedtostudythegas—sensingpropertyandstabilityofsingledopedZnOs

4、ensorarraysafteranalyzingtheprineiplesandcharacteristicsofmicrowavesintering．TheexperimentalresultsshowthatthelongertheZnOanddopedZnOthickfilmsaresintered，thelowerthesensorconductivityandsensitivityare．Thesensorsinteredbymicrowavefor20minuteshavethehighestsensitivityandlowes

5、ttemperatureforoptimizedsensitivity．Thosesensorsinteredfor60minuteshavethebeststability．Microwavesinteringtechniquecalleffectivelymodifyandcontrolsensibilityandstabilityofgassensor．ItiSworthfurtherpromotion．Keywords：microwavesintering；nano—ZnO；gas—sensingproperty；stability0引

6、言还没有采用微波烧结的方法。本文将微波应用到纯纳米纳米材料由于具有小尺寸效应、表面效应、量子效应等ZnO厚膜的烧结中，研究了纳米ZnO厚膜的形貌、敏感性优点，已广泛成为气敏元件的材料。但是，纳米材料在烧结和稳定性特性，实验证明：微波烧结ZnO厚膜展现出了新过程中，不可避免地伴有晶粒长大现象，如何控制纳米颗粒的、不同于电炉烧结厚膜的性能，探索出了气敏元件阵列制在烧结过程中的晶粒长大，使其保持原有性能，是纳米材料备的一种新技术和新工艺。在气体敏感元件的应用中面临的一个技术难题。导致晶粒1微波烧结纳米ZnO气敏元件阵列的制备与性能长大的主要因素有两点

7、：一是烧结温度，晶粒尺寸随着烧结1．1微波烧结ZnO气敏元件阵列的制备温度的升高而明显增大；二是保温时间，晶粒尺寸随着保温本研究以A10。为基片，采用丝网印刷方法，制备平时间的延长而增大。到目前为止，气敏元件的烧结广泛使面型纳米ZnO厚膜，应用微波烧结制备厚膜气敏元件。先用的是电炉烧结，王林等人对激光烧结传感器进行了有益将阵列基片放在电烧结炉中低温250℃，烧结30min，以排探索]，但由于激光烧结设备昂贵、能耗高而没有广泛使除气敏膜中的有机粘结剂，再作微波烧结。采用了3种烧用。目前，在磁性材料、超导材料及压敏材料的烧结工艺研结工艺：即分别在微

8、波炉中烧结2O，4O，60min，以研究微波烧结对阵列稳定性的影响。所用的微波炉为三星900型，究中，已采用了微波烧结，但在气敏元件的烧结工艺研究中收