WO-,3-摻雜薄膜的性能及其氫敏機理的研究.pdf

1、三氧化鎢（WO3）薄膜是一種重要的功能材料，因具有良好的電致變色、氣致變色、光致變色、電化學(xué)性能而得到廣泛的研究和應(yīng)用，尤其是其氣致變色性能在氣體傳感器方面有廣闊的應(yīng)用前景。由于三氧化鎢薄膜在常溫下對氫氣不敏感，本文采用摻雜改性來改善三氧化鎢薄膜材料的氫敏性能，分別采用直流磁控濺射法和溶膠凝膠法制備了均勻的三氧化鎢摻鉑和摻鈀薄膜材料，并對它的光學(xué)性質(zhì)、表面形態(tài)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了深入的研究。首先簡要概述了三氧化鎢摻雜薄膜的氫敏機理及發(fā)展現(xiàn)狀，

2、其次詳細(xì)介紹了摻雜薄膜的制備方法、使用的材料設(shè)備及工藝流程。然后對制作出的各種條件的薄膜進(jìn)行性能測試，并一一作了比較，最后對影響薄膜性能的重要因素作了細(xì)致分析。 本文分別用X衍射儀、隧道－原子力顯微鏡、傅立葉變換紅外光譜儀、雙束紫外可見分光光度計、快速伏安循環(huán)法等表征了用以上兩種方法制備的三氧化鎢摻雜薄膜。X衍射結(jié)果表明：磁控濺射摻鉑薄膜樣品在400℃退火處理后得到的譜圖中出現(xiàn)明顯尖銳衍射峰，說明已經(jīng)是晶態(tài)；溶膠摻鉑和摻鈀薄膜樣

3、品在400℃退火后得到的譜圖中沒有尖銳的衍射峰，說明此時樣品還呈非晶態(tài)，在460℃退火處理后有半峰寬較大的晶體衍射峰，溶膠摻雜樣品的晶化溫度有所提高，其原因還待進(jìn)一步研究。隧道－原子力顯微鏡測試結(jié)果表明：非晶態(tài)時，磁控濺射摻鉑薄膜樣品表面和溶膠凝膠摻鉑樣品表面都有明顯的平行線狀結(jié)構(gòu)，長程無序，分子趨于四面體結(jié)構(gòu)，只是前者比后者表面較平整；晶態(tài)時，磁控?fù)姐K樣品在自然生長面上原子呈平面分布，長程有序，溶膠摻鉑樣品則呈WO6面心結(jié)構(gòu)。傅立葉變

4、換紅外光譜儀測試結(jié)果表明：摻鈀三氧化鎢凝膠粉體的特征振動在400～1000nm波段內(nèi)隨退火溫度的提高越明顯。透光率測試結(jié)果表明：摻鉑的樣品比摻鈀的樣品具有更好的氫敏效應(yīng)，溶膠摻鉑樣品又比磁控?fù)姐K樣品具有更快的氫響應(yīng)速度，但其對同一氫濃度透光率減少量相同，即達(dá)到相同的氫原子吸附－抽出平衡態(tài)?？焖俜惭h(huán)法測試結(jié)果表明：溶膠摻鈀樣品具有良好的電致變色性能，其著色態(tài)與退色態(tài)的透光率變化約60％。 這兩種方法結(jié)合制備的三氧化鎢摻雜薄膜