硅納米線/氧化鎢納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及氣敏性能研究
發(fā)布時間：2020-12-05 17:08
NO2是一種有劇毒的氣體,即使在低濃度下也會危害環(huán)境和人體健康。NO2會造成大氣、水體及土壤污染,導(dǎo)致酸雨及水體酸化等現(xiàn)象的發(fā)生,同時NO2本身毒性可極大地危害人體健康,引起肺水腫等呼吸疾病。我國規(guī)定大氣環(huán)境中NO2濃度應(yīng)低于106 ppb,因此迫切需要研制高性能的NO2氣敏傳感器,以實現(xiàn)對NO2有毒氣體快速、準(zhǔn)確、可靠地檢測。在NO2氣敏傳感器領(lǐng)域,氧化鎢納米材料與硅納米線材料被普遍地認(rèn)為是極具發(fā)展應(yīng)用前景的氣敏材料。研究表明,將異質(zhì)結(jié)應(yīng)用于氣敏領(lǐng)域,可顯著提升氣敏傳感器的性能,將硅納米線與氧化鎢納米線復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是探索高靈敏度敏感材料、發(fā)展高性能氣體傳感器的一個重要研究方向。本文首先利用金屬輔助化學(xué)刻蝕法、KOH二次刻蝕制備了有序硅納米線陣列基底,然后通過磁控濺射法在硅納米線基底上濺射鎢膜,最后利用熱氧化鎢膜法以及水熱法在硅納米線陣列上復(fù)合氧化鎢納米線形成多級異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),通過調(diào)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌,顯著降低了復(fù)合傳感器的工作溫度...
【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：59 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
響應(yīng)-恢復(fù)動態(tài)特性曲線
表現(xiàn)出更高的靈敏度和更快的響應(yīng)時間[26]。Ramgir N S 等人通過水熱法以及射法成功制備的顆粒修飾狀 ZnO/Au 復(fù)合結(jié)構(gòu)在室溫下對 H2S 氣體表現(xiàn)出更的靈敏度[27]。Park S 等人通過熱蒸發(fā)法以及原子沉積法成功制備的 In2O3/Zn核殼納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)在 300oC 的工作溫度下對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出更高的靈敏度[Chen Y J 等人通過水熱法以及熱退火工藝成功制備的 CeO2/TiO2核殼納米棒合結(jié)構(gòu)在室溫下對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出更高的靈敏度[29]。Zhu C L 等人通過水熱以及熱退火工藝成功制備的 Fe2O3/TiO2核殼納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)在 270oC 對乙醇體表現(xiàn)出更高的靈敏度以及選擇性[30]。Huang J 等人通過原位化學(xué)氧化聚合成功制備的 ppy/WO3復(fù)合結(jié)構(gòu)在更低的工作溫度（70oC）對 NO2表現(xiàn)出更高靈敏度[31]。綜上所述，從不同材料體系之間的復(fù)合來看：主要包括半導(dǎo)體金屬氧化材料、金屬材料、硅基材料以及有機(jī)物材料之間的相互復(fù)合。從復(fù)合結(jié)構(gòu)微形貌方面來看：主要有顆粒修飾狀納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)、刷狀納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)、殼納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)以及核殼納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)[32]。
文采用 KOH 作為各向異性刻蝕劑對 p 型（100）晶向的硅進(jìn)行二次刻蝕。以使通過金屬輔助化學(xué)刻蝕法制備出的硅納米線變的表面粗糙，且陣列變的更為稀疏，有利于后續(xù)氧化鎢納米線的復(fù)合生長。2.2.3.2 硅納米線的二次刻蝕過程將利用金屬輔助化學(xué)刻蝕法刻蝕的硅片拋光面朝上在 100 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的 HF 溶液中浸泡 1 分鐘，然后將硅片取出用去離子水沖洗后，拋光面朝上在20 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20％的 KOH 溶液中浸泡 20 s 進(jìn)行二次刻蝕。然后將二次刻蝕完的硅片用去離子水沖洗過，放在濾紙上進(jìn)行干燥，此時就完成了有序硅納米線的表面粗糙以及稀疏化處理。2.2.4 有序硅納米線陣列的微觀表征2.2.4.1 SEM 表征（a） （b）（c）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]幾種常見氣體傳感器的研究進(jìn)展[J]. 李冬梅,黃元慶,張佳平,張鑫,辜克兢. 傳感器世界. 2006(01)
[2]氣體傳感器的研究及發(fā)展方向[J]. 馬戎,周王民,陳明. 航空計測技術(shù). 2004(04)
碩士論文
[1]（100）、（110）硅片濕法各向異性腐蝕特性研究[D]. 李志偉.武漢理工大學(xué) 2008
本文編號：2899796
【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：59 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
響應(yīng)-恢復(fù)動態(tài)特性曲線
表現(xiàn)出更高的靈敏度和更快的響應(yīng)時間[26]。Ramgir N S 等人通過水熱法以及射法成功制備的顆粒修飾狀 ZnO/Au 復(fù)合結(jié)構(gòu)在室溫下對 H2S 氣體表現(xiàn)出更的靈敏度[27]。Park S 等人通過熱蒸發(fā)法以及原子沉積法成功制備的 In2O3/Zn核殼納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)在 300oC 的工作溫度下對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出更高的靈敏度[Chen Y J 等人通過水熱法以及熱退火工藝成功制備的 CeO2/TiO2核殼納米棒合結(jié)構(gòu)在室溫下對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出更高的靈敏度[29]。Zhu C L 等人通過水熱以及熱退火工藝成功制備的 Fe2O3/TiO2核殼納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)在 270oC 對乙醇體表現(xiàn)出更高的靈敏度以及選擇性[30]。Huang J 等人通過原位化學(xué)氧化聚合成功制備的 ppy/WO3復(fù)合結(jié)構(gòu)在更低的工作溫度（70oC）對 NO2表現(xiàn)出更高靈敏度[31]。綜上所述，從不同材料體系之間的復(fù)合來看：主要包括半導(dǎo)體金屬氧化材料、金屬材料、硅基材料以及有機(jī)物材料之間的相互復(fù)合。從復(fù)合結(jié)構(gòu)微形貌方面來看：主要有顆粒修飾狀納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)、刷狀納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)、殼納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)以及核殼納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)[32]。
文采用 KOH 作為各向異性刻蝕劑對 p 型（100）晶向的硅進(jìn)行二次刻蝕。以使通過金屬輔助化學(xué)刻蝕法制備出的硅納米線變的表面粗糙，且陣列變的更為稀疏，有利于后續(xù)氧化鎢納米線的復(fù)合生長。2.2.3.2 硅納米線的二次刻蝕過程將利用金屬輔助化學(xué)刻蝕法刻蝕的硅片拋光面朝上在 100 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的 HF 溶液中浸泡 1 分鐘，然后將硅片取出用去離子水沖洗后，拋光面朝上在20 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20％的 KOH 溶液中浸泡 20 s 進(jìn)行二次刻蝕。然后將二次刻蝕完的硅片用去離子水沖洗過，放在濾紙上進(jìn)行干燥，此時就完成了有序硅納米線的表面粗糙以及稀疏化處理。2.2.4 有序硅納米線陣列的微觀表征2.2.4.1 SEM 表征（a） （b）（c）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]幾種常見氣體傳感器的研究進(jìn)展[J]. 李冬梅,黃元慶,張佳平,張鑫,辜克兢. 傳感器世界. 2006(01)
[2]氣體傳感器的研究及發(fā)展方向[J]. 馬戎,周王民,陳明. 航空計測技術(shù). 2004(04)
碩士論文
[1]（100）、（110）硅片濕法各向異性腐蝕特性研究[D]. 李志偉.武漢理工大學(xué) 2008
本文編號：2899796
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