《納米晶氧化錫基異質結的有序生長與氣敏效應研究》是依託華中科技大學，由劉歡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米晶氧化錫基異質結的有序生長與氣敏效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉歡
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微觀結構有序化正成為納米氣敏材料的發展方向之一，氧化物異質結型氣體感測器以其高靈敏度和高選擇性在低溫、低濃度氣體檢測領域有著良好的套用前景，室溫下的高效檢測成為人們研發的目標。本項目擬發展以納米晶氧化錫為基材的異質結陣列型氣體感測器，融納米材料、異質結和微觀結構均勻有序三種氣敏效應增強機制於一體，重點通過實現周期有序的微觀結構來改善室溫下對低濃度氣體的回響-恢復特性。嘗試採用錫陽極氧化技術生長熱穩定的納米有序氧化錫多孔薄膜，利用氣溶膠輔助沉積工藝在孔內填充生長異質氧化物得到尺寸均勻且規則排列的納米晶異質結陣列。系統研究其形成條件、規律和機制，獲得納米晶氧化物異質結陣列可控生長技術，製作滿足實用化技術指標的器件原型；充分藉助微觀結構有序可控賦以理論研究的便利，探索異質結氣敏特性與其組分體系及微觀結構的關係和規律,合理詮釋氣敏效應的物理與化學內涵，為發展實用化納米氣體感測器提供實驗和理論參考。
結題摘要
半導體氣體感測器具有靈敏度高、回響快、使用方便和成本低廉等特點，是目前套用最為廣泛的一類氣體感測器，在環境保護、安全生產及醫療診斷等領域發揮著重要作用。然而，傳統半導體氣體感測器的工作溫度較高，而且選擇性不佳，極大制約了進一步發展。當前，利用納米氣敏材料的特殊活性以及微觀結構有序化實現高效室溫氣體感測已成為氣體感測器領域的研究熱點與重點。本項目發展以納米晶氧化錫為基材的異質結陣列型氣體感測器：採用金屬錫直接氧化和電泳沉積等方法製備出疏鬆多孔的納米晶氧化錫膜，通過對成膜機理的研究和工藝條件最佳化，提高了微觀結構的有序性；在此基礎上，探索並最佳化了氣溶膠輔助沉積技術製備納米晶氧化錫異質結陣列的技術與工藝，系統研究了氧化錫/氧化銅、氧化錫/氧化銦等多種異質結的形成條件、規律和機制；進而探索了氧化錫基異質結組分體系及微觀結構對氣敏效應的影響和規律，利用能帶理論和表面吸附理論建立了氣敏效應的理論模型，闡述了異質結的氣敏特性機理，最終製作出對低濃度硫化氫和二氧化氮氣體具有室溫氣敏效應的氣體感測器, 為高新能半導體氣體感測器的設計與製備研究提供了實驗及理論基礎。相關成果發表論文8篇，SCI/EI/ISTP分別收錄5/8/3篇次。
