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随着科技水平的不断发展,人们对传感器提出了更高的要求:要求传感器能够有更高的响应、更高的选择性、更小的体积和更低的能耗。因此传感器向着微型化、阵列化以及智能化等方向发展。MEMS气体传感器能够很好的符合上述发展方向,另外对半导体传感器的研究也逐渐由科学研究走向市场应用。本文在企业MEMS(微机电系统)芯片平台的基础上,以SnO2为敏感基体材料,以CO为目标气体,研制SnO2基MEMS一氧化碳气体传感器。本文采用硝酸氧化法制备SnO2材料,考察了Zn掺杂以及CeO2和ThO2对SnO2气敏材料性能的影响,并对制备的气敏材料进行了表征,对MEMS传感器的性能进行了考察,筛选出性能最佳的MEMS型一氧化碳传感器的气敏材料。本文具体研究内容如下:(1)采用Sn粒的硝酸氧化法制备SnO2粉体,利用SEM和XRD对制备的SnO2敏感材料进行了表征。由表征结果可知,所制备的材料为纳米级球状颗粒,具有四方金红石结构。对SnO2传感器气敏性能测试结果显示,该传感器对目标气体的气敏性能有待进一步的提高。(2)制备了不同Zn掺杂的SnO2敏感材料。SEM和XRD表征结果显示,Zn的掺杂并没有形成新的晶相,并且随Zn掺杂量的增加,敏感材料颗粒粒径减小。气敏性能测试显示,10 wt.%为最佳掺杂比;在1.5 V下掺杂比为10 wt.%的SnO2气体传感器对100 ppm一氧化碳的响应值由610 m V增加到940 mV;对100 ppm一氧化碳的响应和恢复时间分别小于7 s和13 s。(3)考察了CeO2对ZnO-SnO2材料气敏性能的影响。结果表明CeO2的加入显著提高传感器对CO的响应值,6 wt.%CeO2的加入使ZnO-SnO2对100 ppm CO响应值由940 mV提高到1.52 V,响应和恢复时间分别小于7 s和10 s。(4)考察了ThO2对ZnO-SnO2材料气敏性能的影响。气敏性能测试显示ThO2不仅提高传感器对CO的响应值还提高了传感器的选择性。9 wt.%ThO2加入使ZnO-SnO2对100 ppm一氧化碳响应值由940 mV提高到2.14 V,响应和恢复时间分别小于5s和10s。