基于AZO薄膜的氣體傳感器的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、許多公共場所需要對易燃、易爆氣體進行準確的檢測和長期監(jiān)測，以降低人類健康風(fēng)險，確保公眾安全，而實現(xiàn)環(huán)境控制的最大障礙往往在于要監(jiān)視的系統(tǒng)和外界環(huán)境之間的接口，即傳感器。如果沒有傳感器，實現(xiàn)環(huán)境控制和儀器儀表的重大進步將是不可能的。AZO由于其優(yōu)異的氣體靈敏度和較高的穩(wěn)定性在眾多的氣敏材料中脫穎而出。在空氣中，處于物理或化學(xué)吸附態(tài)的氧氣在AZO顆粒表面表現(xiàn)為電子受體狀態(tài)。在特定工作溫度下，在傳感器表面上目標檢測氣體與吸附態(tài)的氧離子發(fā)生還原

2、反應(yīng)，導(dǎo)致受主態(tài)的氧離子在薄膜表面的覆蓋度降低，繼而致使導(dǎo)電率降低，AZO薄膜表現(xiàn)出氣敏特性。
　　本文利用射頻磁控濺射法，生長具有高靈敏度、低工作溫度的AZO氣體薄膜傳感器。濺射法制備的薄膜具有晶粒均勻、純度高、與襯底附著性較好、易制備出納米量級的薄膜，制備工藝條件方便控制等優(yōu)勢。采用不同功率、不同工作壓強、不同襯底溫度以及后期熱處理等工藝條件進行實驗，并利用薄膜分析工具（包括AFM、臺階儀、XRD、四探針測試儀等）表征了薄膜的

3、表面形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)、電學(xué)等特性。
　　之后，使用靜態(tài)配氣氣敏測試系統(tǒng)分析了薄膜對C2H5OH、NO2、NH3的氣敏特性，得出影響AZO薄膜氣敏特性的部分規(guī)律，總結(jié)出最優(yōu)濺射工藝參數(shù)。靶基距為6cm，氬氣流量為45sccm、濺射功率為110W、襯底溫度為300℃時，對乙醇氣體的反應(yīng)強度達到92％，最佳工作溫度降到250℃;對NO2氣體的反應(yīng)強度達到68％，最佳工作溫度降到200℃。再對薄膜進行后期熱處理，可以使AZO氣敏薄膜的工作溫