SnO2材料的制備及氣敏性能的研究.pdf

1、SnO2作為一種寬禁帶半導(dǎo)體氣敏材料，在目前應(yīng)用最廣泛。本文以制備性能優(yōu)良的SnO2氣敏材料為目的，在對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析的基礎(chǔ)上，對制備工藝參數(shù)和氣敏特性進(jìn)行了研究。
　　采用溶膠-凝膠法合成了晶粒尺寸在10~50 nm之間的SnO2，研究了檸檬酸濃度、燒結(jié)溫度、摻雜等工藝參數(shù)對薄膜結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸的影響，篩選出了合成納米SnO2的最佳工藝參數(shù)，將該方法制備的膠體按照傳統(tǒng)的旁熱式工藝提拉鍍膜制備成氣敏元件，對氣敏性能進(jìn)行

2、了研究，并對其氣敏機理作了初步的探討。
　　利用XRD、TEM等手段對晶體結(jié)構(gòu)成分、晶粒尺寸和形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：添加檸檬酸后，膠體體系更加穩(wěn)定，其濃度對SnO2的粒徑影響較小，隨著燒結(jié)溫度的增加，SnO2納米薄膜的晶粒尺寸增大，當(dāng)燒結(jié)溫度為400℃時，晶粒尺寸最小為23.2 nm；摻雜Ce3+、Cu2+和La3+等元素后，抑制了晶粒的生長，隨著摻雜量的增加，晶粒尺寸變小，這主要由于摻雜物質(zhì)附著在SnO2晶粒表面，抑制了晶粒

3、的生長。
　　采用靜態(tài)配氣法在氣敏測試儀上通過對元件性能進(jìn)行氣敏測試發(fā)現(xiàn)：樣品存在一個最佳加熱電壓，此時氣體分子以化學(xué)吸附為主，氣體在材料表面呈離子吸附狀態(tài)，它們之間的結(jié)合力主要為化學(xué)鍵力，未摻雜的SnO2薄膜樣品當(dāng)燒結(jié)溫度為400℃時，靈敏度達(dá)到最大，隨著檢測氣體濃度的增大氣敏響應(yīng)特性顯著提高；摻雜Ce、Cu、La元素后，降低了化學(xué)吸附活化能，加快了反應(yīng)進(jìn)程，有效的提高了元件對乙醇的靈敏度，但最佳加熱電壓較純的SnO2薄膜元件有