納米ZnO的氣敏機理研究.pdf

1、ZnO作為一種寬帶隙半導體材料，具有較高的粒子激活能，它在氣敏性能方面具有重要用途。本課題相繼制備純ZnO納米及不同金屬元素摻雜ZnO納米線，以此為氣敏材料制備氣敏元件，并對其氣敏性能進行測試。本文采用物理熱蒸法分別對ZnO納米線進行不同質(zhì)量比例(1wt％，3 wt％，5 wt％)的Ag、Ni、Al摻雜。以所得產(chǎn)物制備成氣敏元件，應用靜態(tài)配氣法在不同的目標氣體環(huán)境(無水酒精蒸汽、甲烷、一氧化碳、氨氣)中進行氣敏性能測試，研究摻雜提高Zn

2、O納米線的氣敏機理。取得的主要成果有：
　　 ⑴質(zhì)量百分含量為1％Ag摻雜的納米線相比純ZnO納米線的氣敏性能提高幅度最大。在四種氣體中，對乙醇蒸汽的氣敏性能最高，甲烷和氨氣次之，一氧化碳較小。
　　 ⑵質(zhì)量百分含量為3％Ni摻雜納米線相比純ZnO納米線的氣敏性能對乙醇蒸汽的氣體選擇性略高，對其他三種還原氣體氣敏性能差異不大。在乙醇和氨氣環(huán)境下，Ni摻雜的ZnO納米氣敏材料的最大靈敏度對應工作溫度降低。
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3、Al摻雜對目標氣體的氣敏性能提高幅度不明顯，但是，摻雜產(chǎn)物依然對乙醇蒸汽的選擇性最高，對其它的選擇性順序為一氧化碳，氨氣和甲烷。
　　 ⑷從勢壘理論出發(fā)，摻雜的Ag、Ni、Al能夠填充進入ZnO晶粒間，使晶界勢壘降低，電導率提高。同時，這些金屬元素對待測目標氣體具有較高的親和力，可加快氣體與吸附氧離子的反應，進而提高氣敏性能。
　　 ⑸從能帶理論出發(fā)，Ag摻雜后ZnO的帶隙寬度變小，Ni摻雜的ZnO的帶隙寬度變的較大，A