半導(dǎo)體ZnSnO3氣敏材料制備及其性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體金屬氧化物ZnSnO3是一種性能優(yōu)異的氣敏材料,探索其合成和制備工藝,對(duì)進(jìn)一步深刻了解晶體的形核進(jìn)程和孕育機(jī)理有著十分重要的意義。在傳感器范疇,對(duì)其氣敏特征進(jìn)行研究以及改進(jìn),尋求氣敏特性與組分、形貌和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,同樣也具備重要意義。目前,各種形貌和尺寸的ZnSnO3材料均有報(bào)道,例如,正八面體、十四面體、立方體、空心球體、納米骨架、納米框架、空心八面體、分級(jí)樹(shù)枝結(jié)構(gòu)等。如何應(yīng)用成本低廉的方法制備出結(jié)構(gòu)、尺寸均一的錫酸鋅成為一個(gè)

2、研究熱題,亦是敏感材料改善氣敏性質(zhì)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在本文中,用濕化學(xué)法在不同溫度環(huán)境下制備出多種形貌的半導(dǎo)體金屬氧化物ZnSnO3,并以它為研究對(duì)象,進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究,隨后的水熱法制備了 Ag摻雜的層片狀ZnSnO3結(jié)構(gòu),研究了未摻雜和摻雜Ag的層片狀ZnSnO3納米材料的敏感特性,并對(duì)ZnSnO3納米材料的制備、表征、形成機(jī)理和氣敏特性等方面進(jìn)行了深入的探討,得到了有啟發(fā)意義的結(jié)論。
　　研究結(jié)果顯示,利用十六烷基三甲基溴化

3、銨(CTAB)輔助的水熱合成法制備了多種形貌的ZnSnO3納米結(jié)構(gòu),包括簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)、層片狀結(jié)構(gòu)、14面體結(jié)構(gòu)等,結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)在幾十納米到幾百納米之間。利用旁熱式氣敏傳感器對(duì)制備出的特殊形貌的錫酸鋅產(chǎn)物進(jìn)行酒敏測(cè)試,均表現(xiàn)出氣敏特性。結(jié)果顯示,最佳工作溫度是260℃,并且在此工作溫度下,簡(jiǎn)單塊狀結(jié)構(gòu)的ZnSnO3對(duì)10、20、30、40和50ppm乙醇的靈敏度分別達(dá)到1.3、1.39、1.5、1.85和2.2;層片結(jié)構(gòu)ZnSnO3產(chǎn)物對(duì)1

4、0、20、30、40和50ppm乙醇的靈敏度分別達(dá)到1.85、2.23、3.2、3.6和4.68;14面體結(jié)構(gòu)ZnSnO3產(chǎn)物在10、20、30、40和50ppm乙醇的靈敏度分別達(dá)到1.75、2.2、3.14、3.51和4.47。
　　采用水熱法摻雜Ag的層片狀ZnSnO3結(jié)構(gòu),與不摻雜Ag的層片狀ZnSnO3結(jié)構(gòu)相比,發(fā)生明顯的變化,表面有大量銀納米顆粒沉積。對(duì)乙醇表現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度。Ag摻雜的層片狀ZnSnO3樣本對(duì)于