氧化鎢基核殼異質(zhì)納米線陣列的制備及其NO2敏感性能研究.pdf

1、氧化鎢基核殼異質(zhì)納米線陣列的制備 氧化鎢基核殼異質(zhì)納米線陣列的制備及其 及其 NO2 敏感性能研究 敏感性能研究The preparation and NO2 sensing properties of tungsten oxide-based core-shell heteronanowires array工程領(lǐng)域：集成電路工程作者姓名： 張曉娟指導(dǎo)教師：秦玉香 副教授企業(yè)導(dǎo)師： 陳濤天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院2016 年 11 月I摘

2、 要近年來(lái)， 科技的進(jìn)步一方面為人類生活帶來(lái)便利， 另一方面也帶來(lái)了嚴(yán)重的大氣污染，現(xiàn)如今環(huán)境的治理和保護(hù)問(wèn)題已尤為重要。例如，近年來(lái)汽車行業(yè)以及重工業(yè)迅速發(fā)展，汽車尾氣以及工業(yè)廢氣排放嚴(yán)重，其中所含的氮氧化物如NO 和 NO2 誘發(fā)了頻繁的酸雨與光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。 以氧化鎢材料為基礎(chǔ)制備的氣敏傳感器成為現(xiàn)今主流的檢測(cè) NOx 氣體探測(cè)方法之一。本論文的課題即為氧化鎢基核殼異質(zhì)結(jié)氣敏傳感器研究，論文的主要任務(wù)旨在制備一種具有高 NO2 響

3、應(yīng)靈敏度、 快速響應(yīng)恢復(fù)以及低工作溫度的氧化鎢納米線基核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)氣敏傳感器。首先， 通過(guò)對(duì)靶磁控濺射金屬鎢薄膜結(jié)合管式爐生長(zhǎng)的工藝步驟完成準(zhǔn)定向氧化鎢核納米線陣列的可控制備； 其次， 在準(zhǔn)定向氧化鎢納米線表面磁控濺射淀積金屬銅或鈦膜， 經(jīng)退火處理形成氧化銅或氧化鈦包覆的均勻核殼納米線陣列結(jié)構(gòu)；最后利用自制靜態(tài)氣敏測(cè)試系統(tǒng)研究其 NO2 敏感特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于W18O49/TiO2 核殼異質(zhì)結(jié)納米線， 可在室溫下探測(cè)低至 0.5ppm

4、 的 NO2 氣體， 其在室溫下對(duì)于 0.5-5ppm NO2 氣體的靈敏度相比于純相氧化鎢納米線在 150°C 時(shí)的值提高了 2-3 倍， 而且其可實(shí)現(xiàn)室溫下的超快響應(yīng)恢復(fù)特性， 最快可分別達(dá)到 3s和 15s。另外，W18O49/TiO2 元件在室溫下還呈現(xiàn)出反常的 n-p 反型現(xiàn)象，室溫下呈現(xiàn)出 p 型特性。對(duì)于 W18O49/CuO 核殼異質(zhì)結(jié)納米線，其探測(cè)極限可低至100ppb，工作溫度 50°C，而且穩(wěn)定