基于金屬氧化物半導(dǎo)體的微納傳感器制備及其性能研究.pdf

1、隨著新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。信息化時(shí)代飛速發(fā)展，人作為互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)對象已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足科技發(fā)展需求，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為必然趨勢，即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，物體和物體進(jìn)行信息交換和通信則需要海量的不同類型傳感器。傳感器作為信息采集系統(tǒng)的首要部件，是一種檢測裝置，能感受到被測量信息，并按照一定規(guī)律變換成其他信號輸出。傳感器的研究與發(fā)展是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化測量和自動控制的主要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代化生產(chǎn)，檢測，控制系統(tǒng)等多個領(lǐng)域都有廣泛

2、應(yīng)用。
　　不同的工作背景與應(yīng)用對象使得多種傳感器的制備成為必然，根據(jù)檢測對象、測試原理、敏感材料等傳感器有多種分類。本文中利用n型半導(dǎo)體納米材料作為敏感體，將被測非電信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)行相應(yīng)的濕度、氣體、生物敏感性能研究，并根據(jù)表面吸附效應(yīng)分析了相關(guān)的敏感機(jī)理，本論文主要闡述了以下四個研究結(jié)果:
　　(1)基于SnO2∶Sb納米線的單根納米線場效應(yīng)晶體管制備及其濕敏性能研究。利用紫外線光刻，磁控濺射等微電子工藝制備了基于

3、SnO2∶Sb納米線的單根納米線場效應(yīng)晶體管，研究了晶體管基本性能，在室溫常壓下，該器件表現(xiàn)出優(yōu)良的晶體管性能。在室溫下，當(dāng)濕度從22％增加到40％，閾值電壓負(fù)向移動，電流增大。在持續(xù)測試一個月之后表現(xiàn)出很好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。據(jù)我們所知，這是國際上首次將SnO2納米線晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線應(yīng)用于濕敏傳感。
　　(2)基于Ni(SO4)0.3(OH)1.4納米線的薄膜式濕敏傳感器制備及其濕敏性能研究。為了探索工藝更簡單的濕敏傳感器元器

4、件制備方法，將Ni(SO4)0.3(OH)1.4納米線涂敷在叉式電極上，制備出薄膜式濕敏傳感器。濕敏性能測試結(jié)果表明，該納米線薄膜器件具有靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，重復(fù)性。和文獻(xiàn)中所報(bào)道的濕度傳感器相比，該濕度傳感器具有更高的溫度工作，在較高溫度下(40，50，60，70，80，90℃)下依然保持穩(wěn)定的濕敏性能，拓展了它的使用范圍。
　　(3)基于SnO2和SnO2∶Sb納米線的薄膜式氣敏傳感器

5、制備及其氣敏性能研究。由于氣敏傳感器通常需要在高溫下進(jìn)行測試，因此制備可以調(diào)整工作溫度的旁熱式氣敏傳感器并研究其氣敏性能。主要對丙酮?dú)怏w進(jìn)行測試。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，SnO2∶Sb納米線氣敏傳感器的靈敏度更高，而且響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都更短，兩種氣體傳感器在一個月之后表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。SnO2納米線本身具有較好的氣敏性能，而Sb摻雜后的SnO2納米線不僅可以提高SnO2納米線的靈敏度，同時(shí)可以縮減響應(yīng)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間。
　　(4)

6、基于ITO薄膜晶體管制備的生物傳感器及其在無標(biāo)記檢測H5N1禽流感病毒的應(yīng)用。在生物測試過程中，單根線晶體管的應(yīng)用遇到了一系列問題。為更好地進(jìn)行生物傳感測試，在玻璃基底上制備ITO薄膜晶體管，并修飾抗體，對滅活的禽流感H5N1病毒進(jìn)行測試。先將禽流感病毒H5N1的單克隆H5N1抗體通過（3-環(huán)氧丙氧基丙基）三甲氧基硅烷共價(jià)固定在ITO表面，當(dāng)禽流感H5N1的病毒與H5N1抗體結(jié)合，ITO表面載流子特性發(fā)生變化。轉(zhuǎn)移特性曲線的變化與所報(bào)道