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《基于石墨烯的qcm濕度傳感器的制備與特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)密級(jí)注1UDC學(xué)位論文基于石墨烯的QCM濕度傳感器的制備與特性研究（題名和副題名）包小華（作者姓名）指導(dǎo)教師蔣亞?wèn)|教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科專業(yè)電子信息材料與元器件提交論文日期2016.04.12論文答辯日期2016.05.17學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2016年06月答辯委員會(huì)主席謝光忠教授評(píng)閱人杜曉松教授李世彬副教授注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。PreparationandCharacteristicResearchofGraphene-basedQuartzCry
2、stalMicrobalanceHumiditySensorAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectronicInformationMaterialsandComponentsAuthor:XiaohuaBaoSupervisor:Prof.YadongJiangSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要濕度是一個(gè)表示大氣干燥程度的物理量，與人類生活和國(guó)民生
3、產(chǎn)息息相關(guān)；環(huán)境濕度對(duì)人類的健康影響很大，同時(shí)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、航天、國(guó)防等領(lǐng)域也有重要影響。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)高性能濕度傳感器的需求也日益增加。因此，開(kāi)發(fā)靈敏度高、響應(yīng)迅速、濕滯小、成本低的濕度傳感器具有非常重要的意義。本文以石英晶體微天平（QCM）為傳感器件，制備了聚乙烯亞胺/氧化石墨烯（PEI/GO）自組裝薄膜和氧化石墨烯/氧化鋅（GO/ZnO）分層薄膜濕度傳感器，對(duì)敏感薄膜進(jìn)行了分析表征，并系統(tǒng)研究了室溫條件下傳感器在11.3-97.3%RH濕度范圍的濕敏特性。論文主要包括以下兩個(gè)方面：（1）采用
4、靜電層層自組裝工藝在QCM器件上沉積了PEI/GO濕敏薄膜，室溫條件下研究了自組裝薄膜結(jié)構(gòu)、層數(shù)對(duì)QCM濕度傳感器濕敏性能的影響。結(jié)果表明PEI膜層在最上層時(shí)具有良好的濕敏特性，傳感器響應(yīng)值隨自組裝層數(shù)的增加而增加，最大頻率變化為1802Hz，而濕滯則隨著自組裝層數(shù)的增加先減小后增大，最小濕滯為4.2%RH。此外，還初步探索了PEI/單層氧化石墨烯（SGO）自組裝薄膜的濕敏特性，9層PEI/SGO-QCM濕度傳感器的最大響應(yīng)值為3338Hz，但響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間和濕滯相較PEI/GO傳感器沒(méi)有明顯改變。結(jié)合掃描電鏡（SEM）、紫外—
5、可見(jiàn)光譜、傅里葉變換紅外光譜等對(duì)濕敏機(jī)理進(jìn)行了分析，其中紅外光譜證明了PEI和GO之間存在酰胺化反應(yīng)，自組裝薄膜中含有較多的親水基團(tuán)，水分子主要通過(guò)物理吸附作用吸附在薄膜上。（2）采用氣噴工藝在QCM器件上沉積了GO/ZnO分層薄膜，測(cè)試了該傳感器的濕敏特性，并研究了分層薄膜結(jié)構(gòu)對(duì)QCM濕度傳感器濕敏性能的影響。結(jié)果表明GO/ZnO（ZnO膜層在下）薄膜傳感器的濕敏性能優(yōu)于ZnO/GO（ZnO膜層在上），其靈敏度達(dá)到41.1Hz/%RH，響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間最小達(dá)到2s/3s，并具有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。分析認(rèn)為GO/ZnO膜層中Zn
6、O納米顆粒對(duì)GO層起到了支撐作用，且分層膜中ZnO顆粒尺寸相較單一ZnO小，使得GO/ZnO分層薄膜的比表面積增大，從而提供了更多的吸附位點(diǎn)，提高了濕度傳感器的濕敏特性。另外還初步探索了SGO/ZnO分層薄膜的濕敏特性，發(fā)現(xiàn)SGO/ZnO傳感器相較GO/ZnO響應(yīng)值明顯增大，濕滯減小，初步認(rèn)為SGO相較GO提供了更多的水分子吸附位點(diǎn)。關(guān)鍵詞：氧化石墨烯（GO），濕度傳感器，石英晶體微天平(QCM)，聚乙烯亞胺(PEI)，氧化鋅（ZnO）IABSTRACTABSTRACTHumidityisaphysicalquantitytha
7、trepresentsthedrought-wetdegreeofatmospheric,anditiscloselyrelatedtohumanlifeandnationalproduction.Theenvironmentalhumidityhasagreatinfluenceonhumanhealth,anditalsohasdeepinfluenceonindustrialandagriculturalproduction,meteorology,environmentprotection,aerospace,natio
8、naldefenseandotherfields.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thedemandforhumiditysensorwithhighperformanceisincreasing.Therefo
