微氣體傳感器SnO-,2-敏感膜表面電子結(jié)構(gòu)及氣體吸附的研究.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，基于該項技術(shù)的金屬氧化物氣體傳感器已經(jīng)成為研究熱點。這類傳感器具有功耗低、易于集成等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種有毒有害氣體、可燃?xì)怏w、工業(yè)廢氣、環(huán)境污染氣體的檢測。SnO2是一種被廣泛使用的金屬氧化物氣敏材料，對很多氣體都有比較好的靈敏度，具有獨特的表面和界面特性，在不同溫度下其晶體表面存在不同程度的氧缺陷(Ovacancy)，薄膜電導(dǎo)測試(sheetconductancemeasurement)顯示表面氧缺陷的存在

2、可以提高表面電導(dǎo)近兩個數(shù)量級，因此，從實驗和理論上研究SnO2晶體表面缺陷和吸附對表面電子結(jié)構(gòu)的影響，對進一步提高傳感器性能具有重要的意義。 本文主要從改良傳感器性能的角度出發(fā)，研究了SnO2(110)面的電子結(jié)構(gòu)和氣體分子的吸附情況。首先利用MaterialsStudio軟件建立了SnO2(110)氧化表面、部分氧化表面、還原表面和缺陷表面的模型，運用第一性原理密度泛函理論，結(jié)合平面波贗勢和超胞的方法計算了這四種表面的幾何結(jié)構(gòu)

3、和電子結(jié)構(gòu)，重點分析了表面橋氧空穴和面氧空穴對表面能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、原子布居和電荷密度的影響，最終總結(jié)出表面缺陷對薄膜電導(dǎo)和傳感器性能的影響。 此外本文利用MaterialsStudio軟件進一步研究了氧氣在SnO2(110)還原表面的吸附情況，將氧分子放在還原表面五配位錫原子和四配位錫原子上方，嘗試了垂直、水平等各個擺放方向?qū)ξ降挠绊?，最終找到了三種穩(wěn)定的吸附形式，進而分析了氧氣在SnO2(110)面的吸附對表面態(tài)密度、龜荷