中等孔徑有序多孔硅基氧化鎢薄膜室溫氣敏傳感器研究.pdf

1、隨著近年來工業(yè)技術的快速發(fā)展,生產(chǎn)過程中排放的氣體污染物含量正在不斷上升。大氣中存在的NO2、NH3等強毒性氣體在污染環(huán)境的同時也對人類的健康以及環(huán)境安全構成嚴重威脅,因而實現(xiàn)能夠室溫工作的低功耗高性能氣敏傳感器已越來越受到人們的廣泛關注,成為近年來的研究熱點。迄今為止,多孔硅和氧化鎢均被認為是最具發(fā)展應用前景的半導體氣敏材料。基于上述背景,本文提出構建新型多孔硅基氧化鎢薄膜復合結構氣敏傳感器,并為此進行了相關的實驗及理論研究。

2、　　本文進行的主要研究工作有:1.中等孔徑有序多孔硅(中孔硅,孔徑50～200nm)的制備工藝研究,包括腐蝕電流密度和腐蝕時間等關鍵工藝參數(shù)對中孔硅微觀形貌結構的影響;2.中孔硅氣敏特性的研究;3.中孔硅基氧化鎢薄膜復合氣敏材料的制備工藝及敏感特性研究。
　　實驗采用雙槽電化學腐蝕法在n型單晶硅片的拋光表面制備中孔硅層。研究結果表明:腐蝕電流密度較小時,形成的孔徑也較小,孔道分布呈現(xiàn)明顯分支性。隨著電流密度的增大,中孔硅的孔徑也隨

3、之增大,分支孔生長趨勢減弱,孔道有序化程度增加,孔隙率提高,層厚度加深。當腐蝕電流接近臨界拋光電流密度時,可形成孔道高度有序性的中孔硅理想結構。當進一步升高腐蝕電流密度將導致中孔硅結構塌陷甚至發(fā)生電拋光現(xiàn)象。此外實驗還發(fā)現(xiàn)腐蝕時間的延長可促進中孔硅孔徑、孔隙率和層厚度的增大,但過長的腐蝕時間將引起中孔硅表面的裂解。當前最優(yōu)化制備條件下獲得的中孔硅可在室溫下對NO2和NH3展現(xiàn)出良好的氣敏性能,包括較高的靈敏度,很好的可逆性,良好的重復性