改善SnO2气体传感器气敏性能的研究进展.pdf

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1、2012年第3l卷第l2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)5改善SnO2气体传感器气敏性能的研究进展刘阳，李勃，姚有为，宋英翠(清华大学深圳研究生院新材料研究所，广东深圳518055)摘要：随着气体检测的广泛应用，SnO传感器正引起越来越多的关注。基于对SnO气敏材料的气敏机理进行综合性阐述的基础之上，从气敏材料和传感器设计两方面重点分析了SnO气体传感器气敏性能的影响因素，并着重分析了运用当前纳米技术制备SnO。传感器的研究进展，进一步讨论了SnO传感器发展的研究方向与前景。关键词：二氧化锡；气

2、体传感器；纳米技术；结构设计中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)12--0005--04ResearchprogressonimprovementofgassenstivepropertyofSnO2gassensorLIUYang，LIBo，YAOYou—wei，SONGYing-cui(AdvancedMaterialsInstitute，GraduateSchoolatShenzhen，TsinghIliaUniversity，Shenzhen518055，China)Abstract：Withthew

3、ideapplicationofgasdetection，SnO2gassensorattractsmoreandmoreattention．Onthebasisofintroductionofthegassensitivemechanism，theinfluencefactorsofsensitivepropertyofgassensorareanalyzedfromtwoaspects，materialsandsensordesign．ResearchprogressusingcurrentnanotechnologytofabricatetheSn

4、O2sensorisfocused．ResearchdirectionandprospectofSnO2gassensorarefurtherdiscussed．Keywords：SnO2；gassensor；nanotechnology；structuredesign0引言多晶，常用的理论有3种J：表面电荷层理论、接触粒界势气体传感器应用最为广泛的敏感材料是半导体金属氧垒理论和能级生成理论。此3种理论都是通过改变敏感元化物⋯。而SnO作为半导体金属氧化物(E=3．6eV)，由件的电阻从而达到探测气体存在的目的。其中，目前普遍于其优越的光学、电学以及催化

5、等性能，成为当今研究最深为业界所接受的是接触粒界势垒理论。接触势垒理论是建入，应用最广泛的气敏材料，并广泛应用于气体传感器、立在多晶半导体能带模型的基础上提出的。该理论认为催化剂、锂离子电池、太阳能电池以及光催化设SnO气敏材料是SnO微粒的集合体，由于粒子接触界面备引。的势垒，当晶粒接触面吸附容纳带电子的气体时，势垒升尽管SnO。相对于其它材料有着较高的灵敏度和较快高；脱附时势垒降低。此外，当与气体吸附关系不大时，势的反应时间等优势，但其应用依旧受到使用温度、水蒸汽中垒不产生明显变化。该理论一定程度上也解释了气敏材料毒以及选择性差等因素的限制。这些限制

6、严重影响了的气敏选择性J。SnO气体传感器的进一步推广。本文在简要阐述SnO气2气敏性能的提高敏材料的气敏机理之后，将主要从SnO气敏材料的改进与2．1SnO，气敏材料的改进与开发开发以及SnO气体传感器的设计改进与开发这两方面探2．1．1利用材料的表面效应讨SnO气体传感器的发展方向，借助新技术和新原理，改SnO。的气敏特性主要取决于材料的比表面积'1ol。进材料，增加新功能，从而推动SnO气体传感器的微型化，气敏材料的粒径和形貌是决定比表面积的重要因素。集成化和智能化的发展。粒径：理论分析表明：用做气敏材料的SnO粉体，当其1SnO气体传感器的气敏机

7、理粒径小于20nm时，气敏性能大大提高。其制备方法有固SnO。的气敏机理比较复杂，鉴于通常合成的SnO为相法、液相法和气相法三类。但传统的固相法，如采用机械收稿日期：2012-05-036传感器与微系统第3l卷的粉碎，难以达到低于lm的要求。气相法多用于纳米表1添加剂对SnO2气敏性能的影响Tab1Iil~llenceofadditivesonSnO2gassensitivepropertiesSnO薄膜。目前，合成纳米SnO。粉体较多采用液相添加物检测气体使用温度(℃)法。M~idlerL等人采用喷雾燃烧热分角的方法制备得到了10nm以下的SnO颗粒，

8、且其气敏性能是同种方法制得的，粒径为20nm的SnO颗粒的5倍多。石娟等人报道了