資源描述：
《微流控技術制備zno納米線陣列及其氣敏特性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、物理學報ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)207102微流控技術制備Zno納米線陣列及其氣敏特性冰胡杰1)2)t鄧霄)2)3)桑勝波)2)李朋偉)2)李剛)2)張文棟)2)1)(太原理工大學信息工程學院微納系統(tǒng)研究中心，太原030024)2)(太原理工大學新型傳感器與智能控制教育部與山西省重點實驗室，太原030024)3)(太原理工大學物理與光電工程學院，太原030024)(2014年5月6日收到；2014年7月17日收到修改稿)利用微流控技術在微通道中制備了ZnO納米線陣列，通過X射線衍射和
2、掃描電子顯微鏡分別對納米線的物相和表面形貌進行了表征．結果發(fā)現(xiàn)，合成的ZnO納米線具有良好的c軸擇優(yōu)取向性和結晶度．同時，對ZnO納米線陣列在丙酮、甲醇和乙醇氣體中的氣敏特性進行了研究，測試結果表明：在最佳工作溫度(475。C)下，納米線陣列對200ppm(1ppm=10)丙酮氣體的最大靈敏度可達8．26，響應恢復時間分別為9和5s；通過與傳統(tǒng)水熱法制備的ZnO納米線的氣敏性能相比較發(fā)現(xiàn)，基于微流控技術制備的納米線陣列具有更高的靈敏度和更快的響應恢復速度．最后，從材料表面氧氣分子得失電子的角度對ZnO納米線氣敏機理進行了
3、討論．關鍵詞：氧化鋅納米線，微流控技術，水熱法，氣敏性能PACS：71．20．Nr，91．60．Ed，81．07．GfDOI：10．7498／aps．63．207102種合成技術在基底和生長液中均會形成ZnO納米1引言線，生長液中的反應體會快速被消耗，所以ZnO納米線在基底表面的生長速度將會受到較大的影響；氧化鋅(ZnO1作為一種寬禁帶(室溫下為另外，懸浮在生長液中的納米線很容易黏附于基Eg=3．37eV)并且具有較高激子結合能(60meV)底表面而阻礙納米線的生長，降低器件的性能．雖的II—VI族直接帶隙半導體材料，廣
4、泛應用于場效然采用更換生長液的方法可以使上述問題得到改應管[，2】、氣體傳感器[0，4】、發(fā)光二極管[5，6】和太陽善(7，l3]，但是該方法增加了實驗操作的復雜性，而能電池【7)8】等領域．在ZnO的眾多形貌中，由于且要獲得較長的Zn0納米線所需的時間也會大大ZnO納米線具有較高的電導率和較大的比表面積，增加[141．被認為是構建超高靈敏度氣體傳感器的理想材料．基于微流控芯片制備ZnO納米線陣列技術具ZnO納米線的制備方法主要包括：化學氣相沉積有許多突出的優(yōu)勢，其不但能降低反應物的消耗、法[0J、電化學沉積法[10]和
5、水熱法[1l】等．相比較而極大提高研究對象的可控制性，而且微流控系統(tǒng)所言，由于醋酸鋅熱解法與水熱法相結合技術具有特有的持續(xù)注入生長液的能力，也可以使通道內反成本低、工藝簡單和形貌更容易控制等優(yōu)點，該技應體的濃度保持穩(wěn)定，避免材料制備過程中過快的術廣泛地應用于ZnO納米線的制備[7,12】．然而，這消耗，可有效解決生長液中懸浮的Zn0納米線黏附國家自然科學基金(批準號：51205273，51205274，61340053)、山西省自然科學基金(批準號：2013021017-2)、山西省高等學校科技創(chuàng)新基金(批準號：2012
6、0007)、太原理工大學校青年基金(批準號：2012L034)和山西省研究生優(yōu)秀創(chuàng)新基金(批準號：20133028)資助的課題．f通訊作者．E-mail：hujieQtyut．edu．cn◎2014中國物理學會ChinesePhysicalSocietyhttp：／／／wulixb．iphy．ac．c扎207102。1物理學報ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)207102于基底表面的問題．目前，雖然基于微流控技術合2．2微流控芯片的制備成ZnO納米線陣列的方法已有所研究[5，16l，但是微流控
7、芯片的制備流程如圖1所示：第一步，在相對較短的時間內制備出較長的ZnO納米線陣在玻璃基底表面旋涂Omnicoat輔助剝離層，然后列并應用于氣敏特性的研究還未見報道．本文利再旋涂SU一82100負性光刻膠并進行前烘：第二步，用軟光刻技術將ZnO種子層的玻璃基底集成于微利用紫外曝光機和光學掩膜板對光刻膠曝光，并進流控芯片中，并通過微流控技術在微通道中生長了行后烘處理；第三步，對曝光后的光刻膠進行顯影ZnO納米線陣列，對納米線在丙酮、甲醇和乙醇氣體中的氣敏特性進行了研究．即可獲得所設計的微結構f寬度為0．5mm，長度為14．8
8、7mn1)；第四步，對微結構表面進行抗黏劑(三2實驗甲基一氯硅烷(TMCS))處理，并將聚二甲基硅氧烷(PDMS)預聚體澆注到其表面，然后放入干燥箱2．1種子層和生長液的制備中進行固化：第五步，將固化的PDMS通道從玻璃基底表面剝離并對其進行打孔；第六步，利用氧等ZnO種子層的制備過程如下：首先稱離子清洗機對PDMS
