印制式三氧化鎢納米復(fù)合結(jié)構(gòu)氣體傳感器的研究.pdf

1、半導(dǎo)體氣體傳感器已經(jīng)發(fā)展多年，其在工業(yè)廢氣檢測、民事安全和呼吸診斷等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。盡管目前己經(jīng)取得了顯著的成果，但其仍然存在靈敏度偏低，選擇性偏差，工作溫度較高等問題。因而，開發(fā)出具有高靈敏度、高選擇性和低功耗的新型氣敏材料成為當(dāng)前研究的熱點。本文以降低傳感器的工作溫度為目標(biāo)，將WO3納米材料分別與PEDOT:PSS和RGO進(jìn)行復(fù)合，并結(jié)合凹版印刷技術(shù)，制備出印制式三氧化鎢納米復(fù)合結(jié)構(gòu)氣體傳感器，分別研究其對NO2和丙酮?dú)怏w的氣

2、敏特性，并探討其作用機(jī)制。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴全印制式WO3-PEDOT:PSS NO2氣體傳感器的研究。利用水熱法合成了?相的WO3納米方片，并將其與導(dǎo)電高分子聚合物 PEDOT:PSS復(fù)合，獲得WO3-PEDOT:PSS復(fù)合體系。最后，結(jié)合凹版印刷工藝，首次制備出具有微條紋結(jié)構(gòu)的圖案化敏感層。研究表明，與純 WO3材料相比，添加適量 PEDOT:PSS可以有效降低傳感器的初始電阻。同時，兩種材料界面處的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一

3、步增加耗盡層寬度，進(jìn)而改善室溫下對NO2的氣敏特性。氣敏測試結(jié)果表明，該傳感器對50 ppb NO2氣體的響應(yīng)值為1.3，響應(yīng)和恢復(fù)時間分別為25和53秒，且在多組分環(huán)境中（乙醇，甲醇，丙酮，氨氣等）對NO2具有好的選擇性。此外，基于微條紋結(jié)構(gòu)敏感層的氣體傳感器的響應(yīng)值明顯高于平坦化敏感層的氣體傳感器，在200 ppb的NO2氣體中，前者的響應(yīng)值為后者的2.1倍。綜合以上所述，我們實現(xiàn)了室溫下對低濃度NO2氣體的檢測。
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4、制式h-WO3-RGO丙酮?dú)怏w傳感器的研究。利用水熱法合成了h相的WO3納米棒組裝微球，并將其與還原氧化石墨烯（RGO）相復(fù)合，獲得WO3-PEDOT:PSS復(fù)合體系。h-WO3微球由直徑為10-20 nm的納米棒組成，其偏心的氧原子結(jié)構(gòu)會引起（002）面局部電場的極化，有利于極性丙酮分子的吸附。加入適量的RGO之后，兩種材料功函數(shù)的差異可以有效的調(diào)節(jié)界面電荷傳輸，從而改善材料氣敏特性。氣敏測試結(jié)果表明，其對1 ppm丙酮?dú)怏w的響應(yīng)值為