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《微流控技術(shù)制備zno納米線陣列及其氣敏特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)207102微流控技術(shù)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(xué)信息工程學(xué)院微納系統(tǒng)研究中心，太原030024)2)(太原理工大學(xué)新型傳感器與智能控制教育部與山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原030024)3)(太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)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(shù)在微通道中制備了ZnO納米線陣列，通過(guò)X射線衍射和
2、掃描電子顯微鏡分別對(duì)納米線的物相和表面形貌進(jìn)行了表征．結(jié)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(jié)晶度．同時(shí)，對(duì)ZnO納米線陣列在丙酮、甲醇和乙醇?xì)怏w中的氣敏特性進(jìn)行了研究，測(cè)試結(jié)果表明：在最佳工作溫度(475。C)下，納米線陣列對(duì)200ppm(1ppm=10)丙酮?dú)怏w的最大靈敏度可達(dá)8．26，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間分別為9和5s；通過(guò)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(shù)制備的納米線陣列具有更高的靈敏度和更快的響應(yīng)恢復(fù)速度．最后，從材料表面氧氣分子得失電子的角度對(duì)ZnO納米線氣敏機(jī)理進(jìn)行了
3、討論．關(guān)鍵詞：氧化鋅納米線，微流控技術(shù)，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(shù)在基底和生長(zhǎng)液中均會(huì)形成ZnO納米1引言線，生長(zhǎng)液中的反應(yīng)體會(huì)快速被消耗，所以ZnO納米線在基底表面的生長(zhǎng)速度將會(huì)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(zhǎng)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(jié)合能(60meV)底表面而阻礙納米線的生長(zhǎng)，降低器件的性能．雖的II—VI族直接帶隙半導(dǎo)體材料，廣
4、泛應(yīng)用于場(chǎng)效然采用更換生長(zhǎng)液的方法可以使上述問(wèn)題得到改應(yīng)管[，2】、氣體傳感器[0，4】、發(fā)光二極管[5，6】和太陽(yáng)善(7，l3]，但是該方法增加了實(shí)驗(yàn)操作的復(fù)雜性，而能電池【7)8】等領(lǐng)域．在ZnO的眾多形貌中，由于且要獲得較長(zhǎng)的Zn0納米線所需的時(shí)間也會(huì)大大ZnO納米線具有較高的電導(dǎo)率和較大的比表面積，增加[141．被認(rèn)為是構(gòu)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(shù)具ZnO納米線的制備方法主要包括：化學(xué)氣相沉積有許多突出的優(yōu)勢(shì)，其不但能降低反應(yīng)物的消耗、法[0J、電化學(xué)沉積法[10]和
5、水熱法[1l】等．相比較而極大提高研究對(duì)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(jié)合技術(shù)具有特有的持續(xù)注入生長(zhǎng)液的能力，也可以使通道內(nèi)反成本低、工藝簡(jiǎn)單和形貌更容易控制等優(yōu)點(diǎn)，該技應(yīng)體的濃度保持穩(wěn)定，避免材料制備過(guò)程中過(guò)快的術(shù)廣泛地應(yīng)用于ZnO納米線的制備[7,12】．然而，這消耗，可有效解決生長(zhǎng)液中懸浮的Zn0納米線黏附國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：51205273，51205274，61340053)、山西省自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：2013021017-2)、山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新基金(批準(zhǔn)號(hào)：2012
6、0007)、太原理工大學(xué)校青年基金(批準(zhǔn)號(hào)：2012L034)和山西省研究生優(yōu)秀創(chuàng)新基金(批準(zhǔn)號(hào)：20133028)資助的課題．f通訊作者．E-mail：hujieQtyut．edu．cn◎2014中國(guó)物理學(xué)會(huì)ChinesePhysicalSocietyhttp：／／／wulixb．iphy．a(chǎn)c．c扎207102。1物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)207102于基底表面的問(wèn)題．目前，雖然基于微流控技術(shù)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(duì)較短的時(shí)間內(nèi)制備出較長(zhǎng)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(yīng)用于氣敏特性的研究還未見(jiàn)報(bào)道．本文利再旋涂SU一82100負(fù)性光刻膠并進(jìn)行前烘：第二步，用軟光刻技術(shù)將ZnO種子層的玻璃基底集成于微利用紫外曝光機(jī)和光學(xué)掩膜板對(duì)光刻膠曝光，并進(jìn)流控芯片中，并通過(guò)微流控技術(shù)在微通道中生長(zhǎng)了行后烘處理；第三步，對(duì)曝光后的光刻膠進(jìn)行顯影ZnO納米線陣列，對(duì)納米線在丙酮、甲醇和乙醇?xì)怏w中的氣敏特性進(jìn)行了研究．即可獲得所設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)f寬度為0．5mm，長(zhǎng)度為14．8
8、7mn1)；第四步，對(duì)微結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行抗黏劑(三2實(shí)驗(yàn)甲基一氯硅烷(TMCS))處理，并將聚二甲基硅氧烷(PDMS)預(yù)聚體澆注到其表面，然后放入干燥箱2．1種子層和生長(zhǎng)液的制備中進(jìn)行固化：第五步，將固化的PDMS通道從玻璃基底表面剝離并對(duì)其進(jìn)行打孔；第六步，利用氧等ZnO種子層的制備過(guò)程如下：首先稱離子清洗機(jī)對(duì)PDMS
