響應(yīng)三甲胺[N(NH-,3-)-,3-]氣體TiO-,2-敏感材料低阻化研究及其應(yīng)用.pdf

1、山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文響應(yīng)三甲胺[N(NH)]氣體TiO敏感材料低阻化研究及其應(yīng)用姓名：孫海波申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：裴素華20040422摘要位，已被國外諸多實(shí)驗(yàn)采用。但其化學(xué)結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)弱N型、寬帶隙、Ti外層電子不活潑等特點(diǎn)，致命地影響了其低阻半導(dǎo)化水平。本論文基于Ti02上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在系統(tǒng)分析了國內(nèi)外有關(guān)魚類鮮度檢測和Ti02基氣敏元件的基礎(chǔ)上，提出了通過材料預(yù)處理、重?fù)诫s、長時效熱處理和

2、改變電極結(jié)構(gòu)等方法來降低Ti02基敏感材料阻值、改善氣敏特性：詳細(xì)研究了各種方法對Ti02基敏感材料阻值Ra和靈敏度K的影響；并對Ti02基敏感材料響應(yīng)TMA氣體的敏感機(jī)制、添加劑的催化機(jī)理進(jìn)行了深入探索。本文主要有如下創(chuàng)新之處：1創(chuàng)新性地將Ti02超細(xì)粉在N2(600ml／min)氣氛下高溫退火(1050℃)6小時，由于嚴(yán)重的氧不足，增強(qiáng)了Ti02化學(xué)計(jì)量比的偏離和材料自身半導(dǎo)化效果，使材料由弱N型轉(zhuǎn)變成為強(qiáng)N型，使Ti02材料阻值從

3、108Q數(shù)量級降低到2～3107Q?？刂蒲趸锊牧匣瘜W(xué)計(jì)量比偏離，為改變材料電阻率提供了一種新方法，同時高溫處理也使Ti02完全轉(zhuǎn)變成為穩(wěn)定的金紅石晶型結(jié)構(gòu)。2通過對Ti02進(jìn)行摻雜來降低材料阻值是本文研究的主要內(nèi)容。在金紅石結(jié)構(gòu)的Ti02中，摻入重量比10％的Nb205、O5％的Sb203和2％的In，可以充分發(fā)揮添加劑的強(qiáng)催化作用，使Ti02陶瓷晶粒得到最佳半導(dǎo)化效果，使敏感器件在空氣中的阻值Ra降低到lOMQ以下，摻雜并在一定程度

4、上提高了器件靈敏度，響應(yīng)TMA氣體的最低下限為lppm，達(dá)到了國外同類氣敏元件的較高水平。3實(shí)驗(yàn)中打破了金屬氧化物不能長時間燒結(jié)的傳統(tǒng)技術(shù)理念，突破性地在800℃下對材料進(jìn)行80～looh的長時效燒結(jié)熱處理，一方面提高了固體擴(kuò)散均勻性和催化劑活性，使添加劑充分發(fā)揮強(qiáng)催化、強(qiáng)活化效果，另一方面促使Ti02中本征缺陷Ti3充分向Ti4轉(zhuǎn)化，提供更多電子，從而使阻值Ra降低到lMQ左右，并保持了高靈敏度，提高器件的可靠性，得出了一條創(chuàng)新性的工