發(fā)布時(shí)間：2017-11-02 18:26

  本文關(guān)鍵詞：基于溶膠—凝膠法對(duì)摻雜納米氧化鐵氣敏性能的研究

  更多相關(guān)文章： α-Fe_2O_3 納米氧化鐵 溶膠-凝膠法 氣敏性能

【摘要】：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,工業(yè)排放的硫化氫氣體對(duì)人們的生活產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的危害,所以,對(duì)硫化氫氣體的檢測(cè)至關(guān)重要。對(duì)于有毒害氣體的檢測(cè),半導(dǎo)體氣體傳感器發(fā)揮重大作用,因而氣敏材料的創(chuàng)新研究是近些年的科研重點(diǎn)。針對(duì)硫化氫氣體研發(fā)出一種具有高選擇性、高穩(wěn)定性、高靈敏度和低成本的氣敏材料具有重要的實(shí)際意義。因而,本文研究的氣敏材料是基于檢測(cè)硫化氫氣體的α-Fe_2O_3薄膜材料。首先,利用溶膠-凝膠法制備了無(wú)摻雜溶膠和Ni摻雜分別為2.5at.%、3.5at.%、4.5at.%的溶膠,利用旋涂法將溶膠旋涂在叉指電極上,其中,叉指電極是基于微電子技術(shù)完成制作的。在高溫下退火,制備出不同的α-Fe_2O_3薄膜材料的氣敏元件,之后,對(duì)這些薄膜材料的氣敏性能進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)對(duì)無(wú)摻雜α-Fe_2O_3薄膜材料和不同Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜材料的氣敏特性分析,我們得出不同Ni摻雜的α-Fe_2O_3薄膜的最佳工作溫度為300℃,無(wú)摻雜的α-Fe_2O_3薄膜的最佳工作溫度為325℃;Ni摻雜量3.5at%的α-Fe_2O_3薄膜對(duì)硫化氫的靈敏度明顯高于其他薄膜樣品,由于摻雜了Ni元素,α-Fe_2O_3薄膜對(duì)硫化氫氣體有著很高的選擇性,對(duì)其它氣體靈敏度不高,Ni摻雜量3.5at%的α-Fe_2O_3薄膜對(duì)硫化氫氣體的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為8s和12s,并且有較好穩(wěn)定性和重復(fù)性。通過(guò)氣敏測(cè)試分析,溶膠-凝膠法制備的Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜對(duì)硫化氫氣體有著較好的氣敏特性。
【關(guān)鍵詞】：α-Fe_2O_3 納米氧化鐵 溶膠-凝膠法 氣敏性能
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB381
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題研究背景及研究目的意義8-9
• 1.2 納米氧化鐵概述9-13
• 1.2.1 氧化鐵基本性質(zhì)9-11
• 1.2.2 納米氧化鐵的應(yīng)用11-13
• 1.3 氣體傳感器13-14
• 1.3.1 氣體傳感器概述13
• 1.3.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器13-14
• 1.4 α-Fe_2O_3基氣敏傳感器國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展14-16
• 1.4.1 α-Fe_2O_3基氣敏傳感器國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展14-15
• 1.4.2 α-Fe_2O_3基氣敏傳感器國(guó)外研究進(jìn)展15-16
• 1.5 論文主要內(nèi)容16-17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 第2章 納米α-Fe_2O_3薄膜的制備及表征18-30
• 2.1 溶膠-凝膠法18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器19-20
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品19-20
• 2.2.2 主要儀器20
• 2.3 納米α-Fe_2O_3薄膜的制備過(guò)程20-25
• 2.3.1 基片預(yù)處理20-22
• 2.3.2 膠體的制備22-23
• 2.3.3 薄膜的退火工藝23-24
• 2.3.4 實(shí)驗(yàn)工藝對(duì)α-Fe_2O_3薄膜影響24-25
• 2.4 納米α-Fe_2O_3薄膜的表征25-29
• 2.4.1 X射線衍射分析(XRD)25-26
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)26-28
• 2.4.3 比表面積測(cè)試(BET)28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 Ni摻雜納米α-Fe_2O_3薄膜的制備及表征30-36
• 3.1 主要試劑和儀器30-31
• 3.1.1 主要試劑30
• 3.1.2 主要儀器30-31
• 3.2 Ni摻雜納米α-Fe_2O_3薄膜的制備過(guò)程31
• 3.3 Ni摻雜納米α-Fe_2O_3薄膜的表征31-35
• 3.3.1 X射線衍射分析(XRD)31-32
• 3.3.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)32-35
• 3.3.3 比表面積測(cè)試(BET)35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 α-Fe_2O_3材料氣敏機(jī)理與氣敏元件制作36-45
• 4.1 α-Fe_2O_3材料氣敏機(jī)理36-39
• 4.2 摻雜對(duì)α-Fe_2O_3氣敏材料的影響39-40
• 4.3 α-Fe_2O_3傳感器設(shè)計(jì)與制備40-44
• 4.3.1 α-Fe_2O_3傳感器芯片設(shè)計(jì)40-41
• 4.3.2 叉指電極的設(shè)計(jì)41-42
• 4.3.3 傳感器芯片制作工藝流程42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 α-Fe_2O_3氣敏材料性能測(cè)試與分析45-57
• 5.1 氣敏測(cè)試系統(tǒng)45-46
• 5.2 氣敏元件主要測(cè)試參數(shù)46-47
• 5.2.1 元件電阻46
• 5.2.2 靈敏度46
• 5.2.3 選擇性46-47
• 5.2.4 響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間47
• 5.2.5 最佳工作溫度47
• 5.2.6 穩(wěn)定性47
• 5.3 α-Fe_2O_3材料對(duì)硫化氫氣敏性能測(cè)試47-55
• 5.3.1 退火溫度對(duì)納米α-Fe_2O_3氣敏性能影響47-48
• 5.3.2 Ni摻雜α-Fe_2O_3對(duì)硫化氫靈敏度測(cè)試48-49
• 5.3.3 Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜最佳工作溫度測(cè)試49-50
• 5.3.4 Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜選擇性測(cè)試50-53
• 5.3.5 Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間測(cè)試53-54
• 5.3.6 Ni摻雜α-Fe_2O_3薄膜穩(wěn)定性測(cè)試54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 致謝66-67

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