貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備及甲烷氣敏性能研究.pdf

1、貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備貴金屬摻雜二氧化釩薄膜的制備及甲烷氣敏性能研究及甲烷氣敏性能研究TheresearchonFabricationMethaneGasSensitivityPerfmanceofNobleMetaldopedVO2ThinFilms工程領(lǐng)域：集成電路工程作者姓名：劉俊鋒指導(dǎo)教師：梁繼然副教授企業(yè)導(dǎo)師：趙彥民高級(jí)工程師天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一六年十一月摘要摘要這些年來(lái)，天然氣和瓦斯爆炸對(duì)礦工和城市居民帶來(lái)巨

2、大的人身傷害和財(cái)產(chǎn)的損失。天然氣和瓦斯的主要成分就是甲烷（CH4），CH4是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，想要精確檢測(cè)它，相當(dāng)困難。目前，金屬氧化物半導(dǎo)體CH4傳感器具有靈敏度高，性能穩(wěn)定，成本低等優(yōu)點(diǎn)，被很多科學(xué)研究者所重視。而傳統(tǒng)主流的金屬氧化物半導(dǎo)體甲烷傳感器的材料如ZnO和SnO2等，需要較高的工作溫度。這就意味著傳感器正常工作需要有加熱裝置，這使成本升高，而高溫檢測(cè)，會(huì)使傳感器的壽命變短，穩(wěn)定性下降，功耗增加。因此，研究出一種靈敏度高

3、、檢測(cè)溫度低的CH4傳感器，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。而近期研究發(fā)現(xiàn)二氧化釩（VO2）這種材料可以在較低溫度下檢測(cè)CH4，引起廣大研究者的關(guān)注。但是靈敏度還待進(jìn)一步提高。針對(duì)上述所闡述的問(wèn)題，本論文提出一種基于摻雜貴金屬VO2薄膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)，特別是針對(duì)其設(shè)計(jì)和制備工藝及其氣敏特性進(jìn)行研究。本論文研究的內(nèi)容主要包括兩個(gè)部分：一是對(duì)VO2薄膜進(jìn)行貴金屬金（Au）的摻雜及對(duì)其進(jìn)行CH4氣體的敏感特性研究，另一部分是對(duì)VO2薄膜進(jìn)行貴金屬鉑（Pt）的摻

4、雜及對(duì)其進(jìn)行CH4氣體的敏感特性研究。采取X射線衍射儀（XRD）、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對(duì)VO2薄膜的表面形貌、尺寸和晶向進(jìn)行研究。用四探針測(cè)試儀測(cè)試VO2薄膜相變特性。用氣敏測(cè)試系統(tǒng)對(duì)VO2薄膜進(jìn)行氣敏性能研究。本論文主要采用磁控濺射和快速退火爐結(jié)合的方法制備VO2薄膜，摻雜也是通過(guò)濺射的方法。試驗(yàn)中采用單一變量法，通過(guò)改變?yōu)R射的時(shí)間、退火的溫度、保溫的時(shí)間來(lái)分別研究摻雜Au和Pt的VO2薄膜對(duì)CH4的氣敏特性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證