氢能作为一种重要的清洁能源,在我国工业生产、电力系统运行以及绝缘设备故障诊断领域发挥着重要的作用。同时,大力发展氢能是我国达成碳中和目标的重要手段,是电力系统能源转型过程中实现主网稳定运行的重要保障。然而,由于氢气具有无色无味、爆炸极限低、易泄漏的特点,对氢气的痕量检测及实时监测已经成为国家新型能源体系、国民经济发展及国家安全领域的关键技术之一。金属氧化物半导体（MOS）气敏传感器由于易于携带,对目标气体灵敏度高并且操作简便的特点受到了广泛的关注与研究。目前,高性能MOS传感器普遍采用纳米材料的制备方法,并且通过贵金属掺杂是突破传感器灵敏度和选择性缺陷的常用手段。然而这些优化手段带来了制备效率低下、流程复杂、原料成本较高并且器件性能衰减过快的新问题,新型MOS气敏传感器的市场化仍然面临挑战。因此,实现一种高效率、低成本制备高性能氢气传感器的方法是解决上述问题的重要途径之一。基于磁控溅射法在工业生产方面的优势,本文使用磁控共溅射联用煅烧的方法制备了ZnO/Zn2SnO4复合晶体薄膜。在此基础上,面向气敏传感器在实际工作中的性能需求,研究了等离子辐照和Si O2表面掺杂对ZnO/Zn2SnO4传感器氢敏性能的提升机制。本文的主要工作与发现如下:首先提出了磁控共溅射联用煅烧制备ZnO/Zn2SnO4复合晶体薄膜的方法,研究分析了煅烧参数对传感薄膜结晶度、形貌与结构和元素化学态的影响以及与传感器氢敏特性之间的关联关系。微观表征测试发现550°C煅烧6 h的传感薄膜呈现以致密的Zn2SnO4薄膜作为基底,暴露（0001）单晶面的ZnO作为修饰物镶嵌在薄膜表面的分层结构。该参数制备的传感器在230°C对100μL/L氢气的灵敏度（Ra/Rg）为28.3,其响应/恢复时间分别为62 s和26 s。同时具备优秀的重复性、氢气选择性和稳定性。在揭示了ZnO/Zn2SnO4异质结与ZnO（0001）面的增强协同效应后,进一步研究了氩气等离子辐照对传感器氢敏特性的影响机理。气敏测试结果表明处理5 min后传感器的灵敏度提升了98.6%,最佳工作温度下降了20°C,浓度特性与响应/恢复速度亦得到提升。从还原作用以及氧缺陷含量调控方面分析了氩气等离子处理对传感器氢敏特性的调控机制,该方法提供了一种非贵金属掺杂提升传感器性能的低成本改性路线。最后,针对MOS传感器在选择性和长期稳定性方面潜在的不足,沿用磁控溅射研究了Si O2表面掺杂对传感器氢敏特性的提升机制。Si O2纳米薄膜的介入显著提升了传感器对氢气的气敏特性包括选择性和长期稳定性。150天热老化数据表明掺杂后传感器灵敏度衰减由74.6%下降为42.6%。Si O2掺杂对传感器性能的增强机理归因于对传感材料的分散作用、对异质结和空位氧含量的提升作用、分子筛及氢气富集作用以及对水分的吸附作用。该研究提供了一种工业化提升传感器实用性的改性方法。