中等孔徑有序多孔硅基氧化鎢薄膜室溫氣敏傳感器研究.pdf

1、隨著近年來(lái)工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,生產(chǎn)過(guò)程中排放的氣體污染物含量正在不斷上升。大氣中存在的NO2、NH3等強(qiáng)毒性氣體在污染環(huán)境的同時(shí)也對(duì)人類(lèi)的健康以及環(huán)境安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅,因而實(shí)現(xiàn)能夠室溫工作的低功耗高性能氣敏傳感器已越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注,成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。迄今為止,多孔硅和氧化鎢均被認(rèn)為是最具發(fā)展應(yīng)用前景的半導(dǎo)體氣敏材料?；谏鲜霰尘?本文提出構(gòu)建新型多孔硅基氧化鎢薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)氣敏傳感器,并為此進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及理論研究。

2、　　本文進(jìn)行的主要研究工作有:1.中等孔徑有序多孔硅(中孔硅,孔徑50～200nm)的制備工藝研究,包括腐蝕電流密度和腐蝕時(shí)間等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)中孔硅微觀形貌結(jié)構(gòu)的影響;2.中孔硅氣敏特性的研究;3.中孔硅基氧化鎢薄膜復(fù)合氣敏材料的制備工藝及敏感特性研究。
　　實(shí)驗(yàn)采用雙槽電化學(xué)腐蝕法在n型單晶硅片的拋光表面制備中孔硅層。研究結(jié)果表明:腐蝕電流密度較小時(shí),形成的孔徑也較小,孔道分布呈現(xiàn)明顯分支性。隨著電流密度的增大,中孔硅的孔徑也隨

3、之增大,分支孔生長(zhǎng)趨勢(shì)減弱,孔道有序化程度增加,孔隙率提高,層厚度加深。當(dāng)腐蝕電流接近臨界拋光電流密度時(shí),可形成孔道高度有序性的中孔硅理想結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)一步升高腐蝕電流密度將導(dǎo)致中孔硅結(jié)構(gòu)塌陷甚至發(fā)生電拋光現(xiàn)象。此外實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)可促進(jìn)中孔硅孔徑、孔隙率和層厚度的增大,但過(guò)長(zhǎng)的腐蝕時(shí)間將引起中孔硅表面的裂解。當(dāng)前最優(yōu)化制備條件下獲得的中孔硅可在室溫下對(duì)NO2和NH3展現(xiàn)出良好的氣敏性能,包括較高的靈敏度,很好的可逆性,良好的重復(fù)性