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《硅納米線-氧化鎢納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及氣敏性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、硅納米線/氧化鎢納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及氣敏性能研究PreparationandsensingpropertiesofSinanowires/WO3nanowirescompositearray工程領(lǐng)域：集成電路工程作者姓名：王澤峰指導(dǎo)教師：秦玉香副教授企業(yè)導(dǎo)師：陳濤高級工程師天津大學(xué)微電子學(xué)院2017年11月摘要NO2是一種有劇毒的氣體，即使在低濃度下也會危害環(huán)境和人體健康。NO2會造成大氣、水體及土壤污染，導(dǎo)致酸雨及水體酸化等現(xiàn)象的發(fā)生，同時NO2本身毒性可極大地危害人體健康，引起肺水腫等呼吸
2、疾病。我國規(guī)定大氣環(huán)境中NO2濃度應(yīng)低于106ppb，因此迫切需要研制高性能的NO2氣敏傳感器，以實現(xiàn)對NO2有毒氣體快速、準(zhǔn)確、可靠地檢測。在NO2氣敏傳感器領(lǐng)域，氧化鎢納米材料與硅納米線材料被普遍地認(rèn)為是極具發(fā)展應(yīng)用前景的氣敏材料。研究表明，將異質(zhì)結(jié)應(yīng)用于氣敏領(lǐng)域，可顯著提升氣敏傳感器的性能，將硅納米線與氧化鎢納米線復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是探索高靈敏度敏感材料、發(fā)展高性能氣體傳感器的一個重要研究方向。本文首先利用金屬輔助化學(xué)刻蝕法、KOH二次刻蝕制備了有序硅納米線陣列基底，然后通過磁控濺射法在硅
3、納米線基底上濺射鎢膜，最后利用熱氧化鎢膜法以及水熱法在硅納米線陣列上復(fù)合氧化鎢納米線形成多級異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌，顯著降低了復(fù)合傳感器的工作溫度，提升了其對NO2氣體的敏感性能。實驗結(jié)果表明，熱氧化鎢薄膜法制備的樹突狀及均勻刷狀的硅納米線/氧化鎢納米線多級復(fù)合結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的NO2氣敏特性。室溫下，二者對于5ppm的NO2的響應(yīng)值分別為11.9和21.0，是純硅納米線響應(yīng)值（2.9）的4.1倍和7.2倍，響應(yīng)時間均小于1秒，恢復(fù)時間分別為11秒和20秒，且二者均具有良好的重復(fù)性以及選
4、擇性。此外本文還詳細(xì)闡述了復(fù)合傳感器的氣敏機理，其氣敏性能的提升主要得益于以下三個因素：硅納米線與氧化鎢納米線復(fù)合在界面處形成了大量異質(zhì)結(jié)，氧化鎢納米線相互連接形成了額外的導(dǎo)電通路，以及硅納米線垂直有序排列的陣列結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：硅納米線，氧化鎢納米線，復(fù)合材料，異質(zhì)結(jié)，傳感器IABSTRACTNO2isvirulentgas,whichcouldharmtheenvironmentandhumanhealth.NO2contaminatestheatmosphere,thewaterandthes
5、oil,andfurthermorecausesthephenomenaofacidrain,thewateracidification.Meanwhile,thetoxicityofNO2maytremendouslydodamagetothehumanhealth,andinducetherespiratoryillnesses,likethepulmonaryedema.TheconcentrationofNO2inatmosphereshouldbelowerthan106ppb,acc
6、ordingtoChina’sregulations,andthereforeitiscryingneedstodevelopaNO2gassensorwithhighperformance,whichcouldrealizetherapid,accurateandreliabledetectionofNO2inthefieldofNO2gassensing.Thereisapopularbelievethatthetungstenoxidenano-structuresandthesilico
7、nnanowires(SiNWs)arepromisinggassensingmaterials.Researchesshowthat,theapplicationofheterojunctionsingassensitivearea,maydramaticallyimprovetheperformanceofgassensors,thatis,theheterostructureformedbytherecombinationofSiNWsandtungstenoxidenanowiresma
8、ybeapotentialresearchorientationinthefuture.Inthispaper,thealignedSiNWssubstrateswerepreparedbymetalassistedchemicaletching(MACE)andKOHsecondetchingmethod,thetungstenfilmswerefabricatedbymagneticsputtering,followedbythethermaloxidizationoftungstenfil
