基于多孔氧化鎢微陣列薄膜的氣敏傳感器性能研究.pdf

1、現代工業發展產生了大量有毒有害氣體,在很大程度上危害人們的健康和生態環境。因此,研究各種高性能氣敏傳感器材料與器件具有重要的現實意義。在目前研究的各種敏感材料中,氧化鎢基氣敏材料是一種極有發展與應用前途的氣體敏感材料。
　　本論文以多孔氧化鋁(AAM)作為模板和基底,采用磁控濺射法在其上沉積高活性比表面的氧化鎢孔陣列薄膜,探討了孔陣列薄膜的模板輔助沉積工藝,研究了多孔薄膜的膜厚和孔特征對WO3孔陣列薄膜的形貌與氣體敏感性能的影響。

2、進一步采用磁控反應濺射和射頻濺射對多孔WO3薄膜進行金屬摻雜改性(TiO2,CuO以及Pt),輔以常規退火和快速退火處理,研究了金屬摻雜和退火工藝對WO3多孔薄膜氣敏性能的影響。
　　研究結果表明:利用濺射法在AAM模板之上沉積的WO3薄膜可以復制模板的多孔形貌,形成孔結構排列規整的多孔微陣列結構薄膜;AAM孔徑越小,形成的多孔薄膜的孔結構有序度越高;孔徑越大,孔結構的復制效果越好;WO3多孔微陣列薄膜探測NO2氣體時的最佳工作溫

3、度為150℃,在此工作溫度下,多孔薄膜表現出了最高的NO2靈敏度和良好的NO2選擇性;濺射時間影響多孔WO3薄膜的厚度和靈敏度,濺射時間越長,膜厚越大,退火后的膜結構越致密,導致NO2靈敏度降低;經過快速退火制備的薄膜表面晶粒更為細小致密,具有更高的氣體響應靈敏度;但是,常規退火的氣敏元件的響應恢復時間要比快速退火后的氣敏元件短;500℃下對多孔薄膜進行快速退火可獲得高的靈敏度和快速的響應恢復特性;Ti摻雜可改善WO3薄膜對NO2氣體的