磁控濺射制備三氧化鎢氣敏薄膜.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，人們已經(jīng)廣泛使用氣敏元件對毒性氣體和易燃易爆性氣體進行檢測，以確保生產(chǎn)和生命的安全。因而對氣體傳感器的要求也越來越高，這勢必推動了高靈敏度、高可靠性、高選擇性氣敏傳感器的研制。在眾多的氣敏材料中，WO3以其優(yōu)異的氣敏特性和高穩(wěn)定性脫穎而出。三氧化鎢是一種n型半導體材料，當它暴露于被測氣體(NOx、H2、CO、NH3、C2H5OH等)中時，從空氣中吸附的氧作為一種電子的受主態(tài)處于三氧化鎢材料的禁帶，氣體在其表面的反

2、應(yīng)導致了受主態(tài)在部分表面覆蓋度的變化，從而引起了電導率的變化。目前三氧化鎢薄膜氣敏傳感器的研究方興未艾，研究人員廣泛采用溶膠凝膠法、真空蒸發(fā)法來制備的三氧化鎢氣敏薄膜。 考慮到濺射法具有薄膜純度高，膜與基底之間附著性好，構(gòu)成薄膜的微粒粒徑較均勻，容易實現(xiàn)納米微粒薄膜，工藝條件容易控制等優(yōu)點，本論文利用對向靶直流反應(yīng)磁控濺射來制備具有高靈敏度的WO3氣敏薄膜。通過設(shè)計不同的實驗，借助SEM、AFM、XRD等先進的分析工具以及自主搭

3、建的靜態(tài)配氣測試系統(tǒng)研究探討了基片材料、濺射過程中基片溫度、濺射氣體比例、熱處理等工藝條件對樣品的微觀結(jié)構(gòu)、電學和氣敏性能的影響，發(fā)現(xiàn)了部分影響規(guī)律和部分條件的最佳工藝參數(shù)。 用表面改性方法使氣敏薄膜的靈敏度、工作溫度、選擇性及反應(yīng)速率等方面均得到不同程度的提高和改善。添加Ti后，當表面改性層TiO2的膜厚為30nm時，薄膜的微觀結(jié)構(gòu)得到很大的改善，在體積分數(shù)為15×10-6的NO2中，當工作溫度為120℃時，靈敏度達到25.2