電化學(xué)法制備陽極多孔氧化鋁及其在濕敏傳感器中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)氧化高純鋁片制得的多孔氧化鋁模板具有獨(dú)特的規(guī)則有序的納米孔陣列，在納米技術(shù)、物理光電子學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用。該材料的制備方法簡單低廉，近幾年來越來越多的引起了人們的關(guān)注及深入研究。本文首先介紹了納米材料的發(fā)展歷史，制備工藝和研究手段。接下來介紹了傳感器分類，濕敏傳感器原理和分類，并詳述濕敏傳感器的主要性能指標(biāo)。
　　本文主要研究高場條件下，電化學(xué)方法制備高度有序納米多孔氧化鋁模板的制備工藝及在濕敏傳感器中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)條件

2、下，多孔陽極氧化鋁的大多在低場條件下制備，由于反應(yīng)速率較慢，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。高場條件下反應(yīng)較快，但制備工藝很不完善，為此，我們研究了多孔氧化鋁在高場下制備工藝。在研究過程中，我們得到了高場條件下完整的電流時(shí)間曲線。通過顯微研究，我們發(fā)現(xiàn)高場條件下氧化鋁的生長過程和低場有很多區(qū)別：在電流特性曲線上，高場的電流上升階段是孔增長階段，而低場則是孔引發(fā)階段?？组g距是隨時(shí)間變化的過程，在一次氧化中，表面的孔距是氧化10min后的一半。這一方面

3、，我們運(yùn)用電流變化導(dǎo)致的應(yīng)力變化來解釋。同時(shí)這種應(yīng)力變化也會(huì)造成表面的塑性破壞等特點(diǎn)。
　　由于多孔氧化鋁高度有序的孔陣列結(jié)構(gòu)，其孔隙率非常高，同時(shí)氧化鋁對于濕度有很好的響應(yīng)性，所以多孔陽極氧化鋁也常被用來制備濕敏傳感器。高場電化學(xué)氧化得到的氧化鋁薄膜中含有高含量的雜質(zhì)離子，而雜質(zhì)離子有助于電子導(dǎo)電，這會(huì)使得在低濕度區(qū)域濕敏傳感器有較好的靈敏度。在文中，我們通過擴(kuò)孔改變表面的雜質(zhì)分布來改善低濕度的靈敏度，并且適當(dāng)降低高濕度靈敏度。

4、由于在草酸中進(jìn)行氧化，氧化鋁薄膜內(nèi)含有草酸根陰離子，我們進(jìn)行擴(kuò)孔工藝，使得草酸根分解產(chǎn)生二氧化碳。由于二氧化碳的解離度很高，在水溶液中極易解離成質(zhì)子。根據(jù)高濕度質(zhì)子導(dǎo)電的機(jī)理，很容易提高濕敏傳感器的靈敏度。由于低濕度靈敏度提高，高濕度區(qū)域靈敏度降低，傳感器的線性響應(yīng)提高。
　　以上研究得到了國家自然科學(xué)基金(10874115)，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2010CB933702)及上海市納米科技專項(xiàng)(0952nm01900)，上海市重