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氧化锌(ZnO)是一种重要的N型宽禁带直接带隙半导体金属氧化物材料,具有六方纤锌矿结构,是使用最早的气敏材料。与其它金属氧化物(TiO2、SnO2、WO3)相比具有激子束缚能高、禁带宽度宽、原料无毒、易得等优点。目前对ZnO气敏材料研究的热点和难点在于:如何提高ZnO气敏传感器的气敏性能(灵敏度、选择性、稳定性、响应恢复特性)。本课题采用化学共沉淀法制备了0 wt%、7wt%、9wt%、11wt%四种不同Al掺杂的Zn(OH)2,以及固定Al含量为9wt%,掺入不同量Sn(Sn含量为1wt%、3wt%、5wt%)的Zn(OH)2,分别通过500℃、700℃、900℃退火处理,得到掺杂的ZnO纳米材料。使用XRD和SEM对不同的掺杂样品进行了晶体结构表征和表面形貌分析,并使用气敏测试系统对制备的丙酮气敏传感器进行气敏特性测试。主要研究内容如下:1、采用化学共沉淀法,以分析纯醋酸锌和氢氧化钠作为沉淀前驱物制备出Zn(OH)2沉淀,硝酸铝和四氯化锡为掺杂剂,通过控制前驱物的浓度、搅拌速度、pH等工艺参数,制备出纯氧化锌、Al掺杂的氧化锌(AZO)和铝锡共掺的氧化锌(ATZO)的前驱体,然后干燥、研磨、清洗并高温处理,最后得到不同掺杂样品的氧化锌粉末。2、使用XRD对制备的样品进行结构表征,结果表明所制备的纳米材料为六方纤锌矿结构,随着掺杂量的增加,晶体粒径减小。3、使用SEM对制备的样品进行表面形貌表征,从SEM图中可以看出样品为六棱柱结构,掺杂后的样品表面疏松多孔,且Al、Sn共掺后晶粒尺寸明显减小,该结构增加了氧化锌纳米材料的比表面积,可以提高材料的气敏特性。4、使用气敏测试系统对制备的样品分别进行了气敏特性测试和分析。分析了退火温度、掺杂对气敏性能的影响。实验结果表明:在75℃工作温度下、700℃退火、掺杂量为9wt%Al-3wt%Sn的ZnO气敏元件对丙酮气体表现出较好敏感特性,灵敏度达到12590,响应和恢复时间分别为1 s和3 s,满足实用化的需要。