基于一維ZnO和ZnS納米材料的真空壓強(qiáng)傳感器.pdf

1、納米科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步有力地推動(dòng)了微納器件向小型化、智能化和高度集成化的方向發(fā)展，因其表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值，納米材料和技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的廣泛關(guān)注。ZnO和ZnS納米材料是人們研究最為廣泛的納米材料中的兩種，它們都屬于直接帶隙半導(dǎo)體。由于小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，ZnO和ZnS納米材料對(duì)大氣中的氧具有敏感作用，能夠感應(yīng)氧氣濃度和壓強(qiáng)的變化。本文以此為切入點(diǎn)，介紹了ZnO/ZnS納米帶和ZnO納米線陣列的制備及表征，并分別制備出了基于Zn

2、O/ZnS納米帶膜和基于ZnO納米線陣列的真空壓強(qiáng)傳感器。在不同壓強(qiáng)條件下測(cè)試了這三類傳感器的伏安特性，并由此分析了其電阻、功率、靈敏度以及測(cè)試范圍等特性；在壓強(qiáng)周期性變化條件下，測(cè)試了傳感器響應(yīng)電流隨時(shí)間的變化，分析了傳感器的時(shí)間響應(yīng)特性；最后，利用氧吸附理論和能帶理論對(duì)傳感器的敏感機(jī)理進(jìn)行了合理的解釋。本文的主要工作包括以下幾個(gè)部分：
　　(1)采用熱蒸發(fā)方法制備出了ZnO和ZnS納米帶，在掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)它們呈扁平帶狀，長(zhǎng)

3、度為幾十到幾百微米，寬度約為幾百納米，通過將納米帶沉積在叉指電極上分別制備了基于ZnO和ZnS納米帶膜的真空壓強(qiáng)傳感器；采用化學(xué)氣相沉積法制備了ZnO納米線陣列，它們?cè)诨咨洗怪鄙L(zhǎng)，直徑統(tǒng)一、高度一致，通過在陣列頂部制作電極得到了基于ZnO納米線陣列的真空壓強(qiáng)傳感器。
　　(2)測(cè)試了基于ZnO/ZnS納米帶膜和基于ZnO納米線陣列的真空壓強(qiáng)傳感器在不同壓強(qiáng)條件下的伏安特性。結(jié)果表明：這三類傳感器的響應(yīng)電流都隨著壓強(qiáng)的減小而呈現(xiàn)

4、出增大趨勢(shì)，基于ZnO納米線陣列的真空壓強(qiáng)傳感器的響應(yīng)電流比基于ZnO/ZnS帶膜傳感器的響應(yīng)電流高三個(gè)數(shù)量級(jí)。利用伏安特性關(guān)系建立了傳感器的電阻與壓強(qiáng)的關(guān)系，可以利用這個(gè)關(guān)系通過測(cè)量電阻變化來反映其周圍壓強(qiáng)的變化。這三類傳感器都具有寬的測(cè)量范圍、高的靈敏度和低的功耗。
　　(3)測(cè)試了當(dāng)壓強(qiáng)周期性變化時(shí)，基于ZnO/ZnS納米帶膜和基于ZnO納米線陣列的真空壓強(qiáng)傳感器的響應(yīng)電流隨時(shí)間的變化。結(jié)果表明：電流隨壓強(qiáng)的變化而呈周期性變