光激發(fā)提高ZnO傳感器氣敏性能的研究.pdf

1、本文以激光-感應復合加熱法制備的純納米ZnO 粉末為氣敏基體材料，制作厚膜型管狀氣敏元件，采用光激發(fā)（波長為370-395nm），研究了ZnO 氣敏元件在室溫和較高溫度（90℃、120℃）下對乙醇和苯蒸汽的敏感特性。通過混合法，對純ZnO 進行摻雜，分析了Sb2O3、TiO2 和WO3 三種摻雜劑對ZnO 厚膜元件的物相、電阻特性和氣敏性能的影響。 光激發(fā)引起了ZnO 及其摻雜厚膜氣敏元件的電導率的上升，并提高了ZnO 氣敏元件

2、的氣敏性能和響應性能，使ZnO 氣敏元件在較低的工作溫度條件下對乙醇氣體具有良好的氣敏特性。 為了提高ZnO 的氣敏性能，對其進行了摻雜。通過研究摻雜劑的含量和燒結溫度對乙醇室溫氣敏性能的影響，得到了不同摻雜劑的最佳含量。對于ZnO-Sb2O3、ZnO-TiO2 和ZnO-WO3 材料體系對應的最佳參數(shù)分別是：1％Sb2O3（450℃燒結）、10％TiO2（450℃燒結）和1％WO3（650℃燒結）。而且450℃燒結的摻雜10％

3、 TiO2的氣敏性能最好。 氣敏測試表明：純ZnO、ZnO-Sb2O3 和ZnO-TiO2 材料體系的厚膜元件對乙醇的室溫氣敏性能隨著光強度的增大而提高，而且也隨著乙醇蒸汽濃度的增大而提高。ZnO-WO3 材料體系的厚膜元件在24W的光激發(fā)下，對乙醇的室溫氣敏性能明顯好于對苯的氣敏性能。 本文主要分三個部分， 第一部分結合半導體氣敏傳感器的氣敏機理和光激發(fā)原理，介紹了光激發(fā)提高氣敏元件靈敏度的機理以及研究現(xiàn)狀，并