氧化鋅納米陣列的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、氧化鋅是一種重要的寬禁帶半導體材料，具有良好的光學和電學性質，在傳感器等高科技領域具有廣泛的應用前景。有序氧化鋅納米陣列因其較高的比表面積及較快的電子傳輸能力，是理想的氣敏材料。然而，納米陣列的制備技術依舊是個挑戰(zhàn)。本文采用溶液生長法可控制備氧化鋅納米陣列并對其氣敏性能及響應機理進行研究，主要內容如下:
　　 (1)采用化學溶液法，實現(xiàn)氧化鋅納米棒和納米管陣列在陶瓷管基底上的可控制備。該方法具有成本低、工藝簡單、耗能少以及產率高

2、等特點。研究結果表明:氧化鋅納米棒和納米管煅燒前后均為單晶，沿c軸方向生長。氧化鋅納米棒和管的直徑和長度以及管的深度隨生長時間的增加而變大;氧化鋅納米陣列中結構單元的密度隨鍍膜溶液和生長溶液中鋅離子濃度的增大而增加。
　　 (2)對氧化鋅納米棒和納米管陣列的氣敏性能進行了研究，并對靈敏度的差異進行了解釋。結果表明:氧化鋅納米陣列傳感器具有較短的響應和恢復時間以及較高的穩(wěn)定性，對二氧化氮和乙醇的最佳工作溫度分別為230℃和355℃

3、。在最佳工作溫度條件下，氧化鋅納米棒陣列對乙醇和二氧化氮的靈敏度均高于氧化鋅納米管陣列。結合Raman、PL及XPS光譜對氧化鋅納米陣列的表面結構進行分析。與氧化鋅納米管陣列相比，氧化鋅納米棒陣列中含有較多的供體（Vo和Zni）以及活性氧組分，較少的受體（VZn，Oi和OZn），該原因導致氧化鋅納米棒陣列的氣敏性能優(yōu)于氧化鋅納米管陣列。另外，我們還對氧化鋅納米陣列的響應機理進行了解釋。
　　 (3)摻金后的氧化鋅納米陣列對還原性

4、氣體，如甲烷有較高的響應。金的引入可能增加了氧氣的吸附位點，促進氧化鋅納米陣列對甲烷的響應。另外，我們還對氧化銦納米材料進行鋅摻雜以提高氧化銦的氣敏性能。摻雜摩爾比為0.0376的鋅摻雜氧化銦納米材料在工作溫度為230℃時，對93ppm乙醇靈敏度為103，是未摻雜氧化銦納米材料靈敏度的1.8倍;當工作溫度為161℃時，對10ppm二氧化氮靈敏度為249，是未摻雜氧化銦納米材料靈敏度的3.8倍。該材料具有最佳工作溫度低，靈敏度高，選擇性好