【摘 要】
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气体传感器作为探测环境成分的元件,已被广泛地应用于日常生活和工业生产当中。基于柔性衬底的传感器由于其轻便、廉价、柔韧易弯曲,可大面积制作等特点而备受关注。该类传感器
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气体传感器作为探测环境成分的元件,已被广泛地应用于日常生活和工业生产当中。基于柔性衬底的传感器由于其轻便、廉价、柔韧易弯曲,可大面积制作等特点而备受关注。该类传感器大多采用聚酰亚胺(PI)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为器件的衬底,在该类衬底的表面用电子束蒸发的方法制作电极,然后在电极表面沉积常温下对气体敏感的材料,进而在室温下对气体进行检测,这很好的满足了传感器的便携、低功耗等需求,打破了以往传感器需要加热,不易携带的瓶颈,从而引起了人们的广泛关注。在传感器的制作过程中,敏感膜与基片之间的粘合十分重要,因此,选择一种气敏性好,粘附性好的敏感材料,对传感器的制作及应用十分必要。本文针对室温柔性气体传感器及相关材料展开了研究。研究了分别以PDDAC(聚二甲基二烯丙基氯化铵),SnO2-PDDAC(掺杂PDDAC的SnO2)及MWCNTs-PmAP(掺杂多壁碳纳米管的聚间氨基苯酚)作为敏感材料,制作而成的电阻型半导体气敏传感器,通过室温下检测传感器的电阻随被测气体浓度的变化对器件的气敏性能进行了研究。 结果表明,SnO2-PDDAC柔性传感器对乙醇具有良好的检测性能,单纯的PDDAC柔性传感器对氨气的气敏性能较好,MWCNTs-PmAP传感器对气体的响应不大。SnO2-PDDAC传感器在室温下可检测到10ppm的乙醇气体,对150ppm乙醇气体的响应为71.6%,响应时间为88s。PDDAC柔性传感器在室温下对200ppm氨气的响应(ΔR/R0)为82%,响应和恢复的时间分别为68s和63s,且具有良好的重复性,选择性和稳定性。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对SnO2-PDDAC敏感膜进行了表征,进而探索了SnO2-PDDAC敏感膜对乙醇气体的响应机理。并通过能谱分析(EDX)和原子力显微镜(AFM)对PDDAC敏感膜的组成和形貌进行了研究。另外,本论文采用水热法合成了半导体金属氧化物Y2O3和SnO2,将其用作传感器的敏感材料,对其进行下一步的气敏性能研究。
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