稀土元素在气敏半导体中的作用

稀土元素在气敏半导体中的作用

一、希土元素在气敏半导体中的作用(论文文献综述)

任玉芳[1](1984)在《希土元素在气敏半导体中的作用》文中研究表明 国内外对气敏半导体的研究已作了很多工作,也取得了一定的应用。但气敏元件的选择性不好使它的广泛应用受到了限制。所以提高气敏元件的选择性是当前气敏半导体研究的重要课题。 国外主要研究Sno2、Zno为基体的气敏半导体元件。从七十年代开始研究希土的ABO3型和A2BO4型化合物的气敏性。认为希土和镍或钴的复合氧化物有可能定量检测乙醇或氧气。还研究了

张丰茂[2](2019)在《铁酸镧、氧化锌掺杂材料的气敏性能研究》文中研究说明乙醇气体是日常生活中最为常见的易燃易爆气体,同时也可以作为检测酒驾的测试气体。因此,对准确、快速检测环境中乙醇气体的需求日益增加。半导体气敏传感器能够快速检测和在线监测环境中的有毒有害气体。制备具有高性能的半导体氧化物材料、探索乙醇气敏检测的机理是提高此类气敏传感器的关键。本论文采用水热法,分别通过晶格替换掺杂及复合掺杂两种方式进行掺杂改性,制备了金属掺杂铁酸镧及氧化锌材料,并对材料用于乙醇气体的气敏性能加以研究;通过材料形貌、结构、表面状态等的表征,结合电学性能、催化性能对材料的气敏机理进行了推测。具体内容如下:(1)实验首先采用水热法成功地制备了 Sr掺杂的球状铁酸镧材料,并将材料对乙醇的气敏性能进行了详细研究。以材料的气敏性能为指标,对煅烧温度等条件进行了优化。通过对Sr掺杂量的不同进行微观结构和表面缺陷的控制来调控材料本身的气敏响应性能。通过热重分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析方法,对材料表面的微观结构、形貌加以分析;通过X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱等表征手段,分析其内部结构缺陷与元素表面状态和含量的变化,通过霍尔效应测试其电学性能。结合氢气程序升温还原(H2-TPR)、CO催化评价的结果,建立材料微观结构与气敏性能之间的关联,对Sr掺杂铁酸镧材料的气敏机理加以确认。实验结果表明:当Sr掺杂10%时材料的气敏性能最佳;工作温度为240℃下,材料对100 ppm乙醇响应值达到280,响应—恢复时间分别为145s和165s,并且具有较好的稳定性及选择性,相对湿度为70%能保持近75%的响应值。此外,实验通过H2-TPR、CO催化评价、XPS等表征结果,证实Sr掺杂材料响应温度降低与表观活化能降低有关。结合材料电阻、载流子浓度的数据,得到铁酸镧材料的响应值与载流子变化率之间的关系,证实材料具有较大的载流子消耗率是材料响应值高的原因。(2)实验进一步利用简便的水热法,制备了具有多级结构的松球状ZnO材料。用Co元素以表面掺杂和内部掺杂两种方式进行复合改性,通过将材料用于乙醇气敏性能的检测发现,表面掺杂的材料气敏性能优于内部掺杂。实验调查了 Co掺杂比例对材料的结构、形貌和性能等多方面的影响。实验结果发现,当Co表面掺杂为1%时ZnO材料具有最好的气敏性能,在300℃的工作温度下,对100 ppm乙醇响应值可达207,且具有较好的稳定性及选择性。论文通过XRD、SEM表征结果发现,表面掺杂对主体ZnO晶格、形貌影响较小;通过实验证实,表面掺杂ZnO气敏性能提升原因是Co在材料表面形成表面复合结构,使材料初始电阻增高。

谢丹[3](2001)在《NO2气敏LB膜及其微结构传感器研究》文中指出本论文从微结构气体传感器研究的三个主要方面——气敏材料、器件结构、敏感特性及机制出发,设计了三种不同结构的器件;利用LB膜技术制备了一系列NO2气敏薄膜,并进行了微观结构表征和分析,同时对其NO2气敏特性和敏感机理进行了研究。其主要内容归纳如下: 1.将微电子半导体工艺与LB膜技术相结合,首次制备了利用稀土元素双酞菁LB膜替代MOSFET中的栅极金属的化学场效应管(LB-OSFET)气体传感器和电荷流动场效应管(CFT)气体传感器;并首次将栅区开槽宽度不同的四个CFT器件进行集成,形成了简单的稀土元素双酞菁LB膜NO2气敏传感器阵列。 2.采用LB膜技术制备了不同层数的聚苯胺(PAN)、酞菁铜((i-PrO)4CuPc)以及稀土元素(Ⅲ)系列双酞菁(RE[Pc(OC8H17)8]2;RE=Pr,Sm,Er,Tb)LB膜,并对它们的单分子膜在气-液界面上的行为动态进行了研究。其中,首次对稀土元素(Ⅲ)系列双酞菁在亚相界面上的成膜特性及单分子膜的压缩-回复特性进行了较为详细的研究。实验表明,六种材料相比较,Sm[Pc(OC8H17)8]2与十八烷醇(摩尔比为1:3)混合后,在亚相pH值为6.2、亚相温度为25℃、压缩速度为3mm/min、提膜速度为2mm/min的优化条件下具有较好的成膜性能,转移比接近于1.0。在该成膜条件下制备的LB膜较蒸发、旋涂等方法制备的薄膜具有更均匀、致密的特点。 3.对不同层数的LB膜尤其对稀土元素(Ⅲ)双酞菁络合物LB膜进行了微观分析和结构表征。采用紫外-可见光光谱(UV-ViS)对不同层数的LB膜进行了表征,发现膜层之间未发生分子聚集的现象,层间具有纵向均匀性。采用X-射线光电子能谱(XPS)分析了LB膜的成膜特性,发现Sm[Pc(OC8H17)8]2较其他材料具有好的成膜性,并利用转角法对单层LB膜的厚度进行了计算,其结果(49.8A)与椭偏仪测得的膜厚数据(50.0A)基本吻合。采用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)分别对部分LB膜的形貌及不同条件下的结构进行了表征,发现薄膜由许多球状小颗粒组成,且结构均匀、致密;在多层膜形成过程中,出现了结晶现象,并且分子排列发生了倾斜,与基片水平方向之间的夹角约为25°~30°;在高膜压下形成的LB膜易于崩溃。采用小角X-射 电于科技大学博士学位论文线散射(SAXS)对多层LB膜的结构进行了表征,发现LB膜具有层状结构的特点和长程有序特征,并对多层LB膜中分子排列的取向状态进行了初步推测,与AFM得到的结果一致。采用电化学循环伏安分析法研究了部分LB膜的电化学特性,发现稀土元素(Ill)双酞著 LB膜有可能成为具有某些功能的修饰电极材料。 4.对不同材料(PAN,(i-PrO).CuPc,Er【Pc(OC:H.;)思。,Pr【Pc(OC:H;,)。]。,S叫PC*C:H17)812卜不同膜厚、不同器件结构(平面电极结构器件,ChCCFET,CFT)的LB膜气体传感器的NO。气敏特性进行了研究。发现S叫PCpC爿;,):]。较其他几种材料具有更好的NO。敏感特性、响应特性和选择性。LB膜越薄或NO。气体浓度越大,响应越快。LB膜ChemFET和CFT器件解决了高阻测量困难的问题,能够探测到更低的NO2气体浓度并具有更好的稳定性。气体浓度检测范围为 0—100ppm,对 20ppm NO。气体的响应时间小于 20秒。 5.对聚苯胺和酞普的气敏机理进行了分析。并首次利用XPS研究了NO。气体对酞菩材料LB膜微观结构的影响,通过结构的变化探讨了酞普LB膜对NO。气体的敏感机理。发现稀土元素的引入对双酞育络合物LB膜的NO。气敏特性具有显著的影响作用,并且酞蔷分子与NO。分子之间发生了反应,这将影响酞菩LB膜NO。气体传感器的响应和恢复特性。与单酞膏相比,稀土元素 (HI)双酞育是一种很有前途的气敏材料。同时,针对酞曹 LB膜对 NOz气体的响应动力学过程,提出了气体响应的能带理论模型,并对气敏特性中的厚度效应、浓度效应、温度效应以及气体响应动力学过程的影响因素进行了分析和讨论,同时对实验结果进行了较为合理的解释。

张帆[4](2018)在《聚丙烯酸酯的应用及其构筑的Al-ZnO传感器的研究》文中指出聚丙烯酸酯(PAE)是丙烯酸酯类单体的均聚物或共聚物,在电子封装和构筑电子器件等领域具有广泛的应用。针对导电粘接的需要,本研究制得了金属-碳材料/PAE型导电压敏胶,研究其力学粘接和导电性能;针对监测环境中乙醇浓度的需要,制备了铝掺杂氧化锌(Al-ZnO)和四氧化三钴(Co3O4)纳米材料,利用PAE引导Al-ZnO在电极基底上成膜,得到Al-ZnO和Co3O4/Al-ZnO室温乙醇气体传感器,研究其对环境中乙醇气体的探测能力。以丙烯酸甲酯(MA)为硬单体,丙烯酸丁酯(BA)为软单体,采用溶液聚合法合成了溶剂型PAE。以单体丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为化学交联改性剂,以松香树脂(RR)为增粘剂提高PAE对基底的粘接强度。研究了反应温度、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)用量及添加方式、MA、AA、HEA、RR投料比对PAE力学性能的影响。结果表明:当反应温度为80℃、AIBN的投料比wAIBN/w(BA+MA)=0.4 wt%且采用一次添加的方式、MA的投料比(以质量分数计)wMA/w(BA+MA)=28.5 wt%、AA投料比wAA/w(AA+BA+MA)=6.0 wt%、HEA投料比wHEA/w(HEA+AA+BA+MA)=3.0 wt%、RR投料比wRR/w(HEA+AA+BA+MA+RR)=10.0 wt%时,PAE的综合粘接性能最佳,分别为:180°剥离强度为1.51 KN/m,剪切强度为0.65 MPa,初粘力为7号钢球,持粘力为376 min。通过银镜反应将纳米银(Ag)颗粒沉积到还原氧化石墨烯(rGO),制得导电填充材料Ag/rGO,采用溶液共混法将其填充到PAE基体中,制备得到高性能导电压敏胶(ECA)。性能研究表明:当Ag/rGO在ECA固份中的质量分数为10%时,所制得的ECA综合性能最佳,此时其电导率为2.4×10-2 S/cm、剥离强度为0.62 KN/m、剪切强度为0.67 MPa。为提高ZnO内部的自由电子浓度,进而提高其对乙醇的探测能力,采用火焰喷射热裂解法(FSP),以环烷酸锌Zn(np)2、三乙酰丙酮铝Al(acac)3和二甲苯的混合溶剂为前躯体,制备得到了Al摩尔浓度(MAl/(MAl+MZn)×100%,前驱体溶液中金属离子的浓度)分别为0%,1%、3%和5%的Al-ZnO纳米颗粒。研究发现,Al-ZnO纳米颗粒是由疏松的晶体簇组成的,其颗粒尺寸在1960 nm之间;Al的适度掺杂可以减小其阻抗。当交流频率为1.0 MHz,经1%Al掺杂和300℃下12 h空气处理的Al-ZnO具有最低的电阻和最高的电抗,其总体阻抗和电阻率分别为3.6×102Ω和1.38×102Ω?m。选择Al摩尔浓度为0%、1%、3%的Al-ZnO成膜,在低浓度PAE胶粘剂的粘接作用下,将这些薄膜固定在黄金指状交叉电极(interdigitated gold electrodes,IDGE)基体上,经退火得到室温乙醇气体传感器。对这些Al-ZnO传感器进行性能研究。结果表明:当Al摩尔浓度为1%,沉积时间为45 s,薄膜厚度为3.5μm时,Al-ZnO薄膜(1%Al-ZnO-45 s)对乙醇的探测能力最佳。在1000 s(16.7 min)测试时间内,Al-ZnO传感器对0.1 ppm、0.2 ppm、0.6 ppm、1.0 ppm乙醇气体的响应高达29%、65%、151%和192%;当乙醇气体浓度≥0.6 ppm时,Al-ZnO传感器的响应能达到饱和,且响应时间分别为63 s(0.6 ppm下)和23 s(1.0 ppm下)。采用磁控溅射法,在沉积了45 s的1%Al-ZnO薄膜表面溅射一层纳米Co3O4,制备得到Co3O4/Al-ZnO的p-n结型双层薄膜,再在PAE胶粘剂的粘接作用下制得乙醇气体传感器。研究发现,1%Al-ZnO-45 s和厚度为9 nm的Co3O4致密膜组成的双层薄膜对乙醇的探测能力最佳。在1000 s测试时间内,Co3O4/Al-ZnO双层薄膜传感器对0.1、0.2、0.6、1.0 ppm乙醇气体的响应分别为109%、206%、485%和663%;当乙醇气体浓度≥0.6 ppm时,Co3O4/Al-ZnO传感器的响应能达到饱和,分别为156 s(0.6 ppm下)和67 s(1.0 ppm下)。此外,Co3O4/Al-ZnO传感器能探测到空气中低至40 ppb的乙醇气体,此时其响应度为13%。

葛春桥[5](2008)在《金属氧化物纳米材料的湿法制备及其气敏性能研究》文中进行了进一步梳理金属氧化物气体传感器由于结构简单、廉价、反应迅速等优点,因而成为应用最广、发展最快的气敏传感器之一。同时,金属氧化物气体传感器能够检测气体的种类也在逐渐增加,目前已经广泛应用于气体检测仪、报警仪以及食品鉴别。但是,金属氧化物气体传感器普遍存在着工作温度高、热稳定性差、可靠性、选择性和抗干扰性不够强等缺点与不足,因而限制了金属氧化物气体传感器的进一步的广泛应用。本文以ZnO与WO3为基本体系,从提高灵敏度、改善选择性以及降低工作温度的角度出发,着重研究了稀土掺杂ZnO、ZnO与WO3纳米复合材料的制备以及纳米材料的形态控制等对湿法制备的金属氧化物气体传感器气敏性能的影响。首先,本文介绍了半导体金属氧化物气敏元件的缺陷与不足,以及气敏材料与器件的发展方向。随后阐述了半导体金属氧化物的气敏机理,分析和研究了影响气敏性能的因素,并论述了当前国内外所报道的改善气敏传感器的气敏性能的方法。最后详细介绍了纳米ZnO颗粒与薄膜的各种湿法制备方法,并全面综述了当前国内外围绕纳米ZnO形态的可控制备与气敏性能的改善两大方面进行的大量的研究工作。其次,本文采用sol-gel方法制备了稀土掺杂的ZnO基纳米颗粒与纳米薄膜,并讨论了掺杂浓度、工作温度以及光激发等因素对ZnO基元件的气敏性能的影响。在稀土La掺杂的ZnO纳米颗粒与Ce掺杂的纳米薄膜中,随着掺La或Ce浓度的逐渐上升,元件对乙醇与苯的敏感度也增大;但是过多的La或Ce掺杂又会导致敏感度下降。随着工作温度的上升,元件对乙醇与苯等挥发性有机物的敏感度先逐渐增大,随后又迅速降低;光激发能提高ZnO基纳米材料对挥发性有机物(VOCs)的灵敏度并降低工作温度。X射线衍射(XRD)结果表明,稀土La与Ce的掺入,产物中分别出现了La2O2CO3相与CeO2相。场发射扫描电镜(FESEM)结果表明,ZnO大多呈颗粒形,晶粒尺寸处于20-75nm之间,并且随着掺La浓度的增加,晶粒大小逐渐减小。在采用浸渍-提拉法制备的稀土Ce掺杂的ZnO纳米薄膜中,薄膜的厚度达到5μm左右,并且组成薄膜的圆形颗粒尺寸多数处于40-65nm之间。新相CeO2的产生对其气敏性能的改善具有一定的积极作用,同时建立了掺杂剂浓度对气敏性能影响机制的理论模型。第三,分别采用水热法与蒸发自组装法制备了两种具有特殊形态的纳米ZnO,并研究了气敏性能。在水热反应制备ZnO的过程中,在较低的反应温度下得到六方长柱状的ZnO,而在较高的反应温度下得到六方棱锥形的ZnO。较低的反应温度使得溶液具有较强的碱性,因而在溶液中形成具有负电特征的[Zn(OH)4]2-配位离子基团作为生长基元,此生长基元容易在氧化锌晶体的正极面叠合,且生长速度最快,而在负极面、柱面上生长则比较困难,最终结晶的纳米ZnO晶粒呈六方棱柱形貌,而在较高的温度下生长成六方棱锥形的ZnO。在蒸发自组装法制备中,由于嵌段共聚物F127的的两亲性能,ZnCl2发生醇解反应而形成的醇盐Zn(Cl)2-x(OEt)x互相结合而形成胶束。在蒸发过程中溶胶中的醇盐与F127浓度的增加,导致溶胶中的Zn(Cl)2-x(OEt)x沿着嵌段共聚物的长链方向单向排列并逐渐形成无定形的纳米棒簇单元。F127的加入使得ZnO的尺寸更加细小,因而能够提高灵敏度。第四,本文分别采用sol-gel方法与表面修饰技术制备了Zn-W-O体系纳米复合材料并讨论了气敏性能。X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)以及气敏测试结果表明,采用这两种方法制备的Zn-W-O体系纳米复合材料中,均出现了具有白钨矿结构的高电阻的ZnWO4相。由于这种具有白钨矿结构的ZnWO4相能够产生更多的新的Lewis酸中心,因而能够加速碳氢氧化物的脱氢而提高ZnO的灵敏度。但是,过量的高电阻的ZnWO4相也会恶化其气敏性能。最后,本文采用水热法以PEG-400为模板剂制备了长方体形的WO3薄片,并讨论了其对NO2等有毒气体的气敏性能。X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)以及透射电镜(TEM)结果表明,在水热条件以及PEG的作用下,短时间内首先快速形成WO3·H2O,随着时间的延长,WO3·H2O逐渐脱水形成WO3;随后时间的延长,WO3沿二维方向生长成长方体形的WO3薄片。气敏测试表明,这种长方体形的WO3薄片能够实现对ppb浓度水平的NO2进行检测,并且具有较高的灵敏度。WO3在气敏元件的工作范围内发生相变的特性使得其气敏性能对温度的反应曲线与其它氧化物的反应曲线存在很大的不同。

孙永娇[6](2017)在《半导体金属氧化物微纳结构的改性及气敏特性研究》文中研究指明近年来,半导体金属氧化物气体传感器由于良好的气敏特性、简单的制造工艺以及低廉的成本已成为气体传感器领域热门的研究方向。半导体金属氧化物微纳结构作为气体敏感材料,是制备高性能气体传感器的基础。为了制作性能优良的金属氧化物气体传感器,更加高效地检测有毒有害、易燃易爆气体,研究人员一直以设计和制备结构新颖、方法简单、性能突出、廉价环保的敏感材料为目标。本论文的目的是构建性能优异的气体传感器,通过对金属氧化物进行结构优化、掺杂改性以及材料复合等方法设计制备了气体敏感材料,对其进行了结构表征和性能测试,并分别研究了气敏特性理论以及优化后性能增强的原理。首先,利用静电纺丝和水热法制备了Zn O分等级结构,讨论了结构对ZnO纳米材料气敏特性的影响;其次,探索了构建异质结构MoO3/WO3复合纳米结构和Pd修饰的Co3O4-ZnO纳米纤维对WO3和Zn O气体传感器检测挥发性有机化合物气体的影响;最后,研究了稀土元素Er掺杂和Ce掺杂以及改变掺杂量对ZnO纳米纤维和In2O3空心纳米球气敏特性的影响。具体研究内容如下:(1)研究了分等级结构对ZnO纳米材料气敏特性的影响。利用静电纺丝技术制备了由大量纳米颗粒组成的ZnO纳米纤维,在此结构上原位水热生长Zn O纳米线,形成ZnO分等级结构。纳米线沿纳米纤维中心轴呈刷子状排布,具有良好的结构对称性。研究发现,基于ZnO分等级结构的气体传感器对甲苯和一氧化碳的响应值均有所提高,分别是基于ZnO纳米纤维气体传感器的3.3和1.25倍;对甲苯的检测下限低至1 ppm,并且具有较短的响应恢复时间。其优良的气敏特性可归因于ZnO分等级结构疏松的结构特点和较高的比表面积,此外纳米线周期性的分布也使得气体分子在扩散过程中没有阻碍,从而加快响应恢复速度。(2)研究了异质结构对WO3和Zn O纳米材料气敏特性的影响。通过水热法和静电纺丝法分别制备出MoO3/WO3复合纳米结构和Pd修饰的Co3O4-ZnO纳米纤维两种异质结构,并研究了其气敏特性:1)利用水热法一步合成了不同Mo含量的WO3纳米结构,并发现Mo元素的引入会显著影响WO3的形貌结构,随着Mo含量的增加,WO3纳米结构从由纳米片组成的花状逐渐变为尺寸较小的纳米球。气敏测试结果表明:MoO3/WO3复合纳米结构可以降低WO3的最佳工作温度,基于WM4的气体传感器表现出最优的气敏性能,对100 ppm乙醇和丙酮气体的响应值分别为纯相WO3纳米结构的2.3和1.7倍,并且具有较快的响应恢复时间和良好的选择性。其优异的传感性能源于两种金属氧化物半导体的协同作用以及接触面形成的异质结构。2)利用静电纺丝法分别制备了ZnO纳米纤维、Co3O4-ZnO纳米纤维、Pd修饰的ZnO纳米纤维和Pd修饰的Co3O4-ZnO纳米纤维四种不同的纳米结构,并研究了它们对四种典型挥发性有机化合物气体的气敏特性。测试结果表明:Pd修饰的Co3O4-ZnO纳米纤维对四种气体的响应最好,并且对乙醇最灵敏。四种气体传感器对乙醇,丙酮,异丙醇和甲醛气体的响应值大小顺序为:RPd@Co3O4-Zn O>RPd@ZnO>RCo3O4-Zn O>RZnO。对四种挥发性有机化合物气体的响应值的排序为R乙醇>R丙酮>R异丙醇>R甲醛。此外,Pd修饰的Co3O4-ZnO纳米纤维传感器还具有快速的响应和恢复速度、良好的选择性以及稳定性。其优良的传感性能源于两种气敏特性改善方法的共同作用,即Pd的电子敏化和化学敏化增感以及两种半导体金属氧化物接触面形成的P-N异质结构。(3)研究了稀土元素掺杂对ZnO和In2O3纳米材料气敏特性的影响。通过静电纺丝法和水热法分别制备出Er掺杂ZnO纳米纤维和Ce掺杂In2O3空心纳米球,并研究了其气敏特性:1)利用稀土元素Er对ZnO纳米纤维进行了掺杂修饰,研究了不同掺杂浓度对ZnO纳米纤维气敏特性的影响。通过在前驱溶胶中加入不同浓度的硝酸铒,利用静电纺丝法制备了四种不同Er浓度掺杂ZnO纳米纤维。由于硝酸盐的加入增加了前驱溶胶的导电性,Er掺杂ZnO纳米纤维的直径随Er掺杂量的增加而逐渐减小。对不同Er掺杂比例的ZnO纳米纤维进行了气敏特性的测试和比较,结果发现:由于Er原子部分代换Zn原子以及ZnO表面Er2O3的形成,Er掺杂的ZnO纳米纤维气敏性能明显优于纯相ZnO,其中掺杂量为1 at%的ZnO纳米纤维对乙醇气体具有最高的响应值,约为纯相ZnO的3.7倍。2)利用无模板的水热法制备了Ce掺杂In2O3纳米空心球。在In2O3表面发现附着有CeO2纳米颗粒,并且有小部分Ce离子替换In离子的现象发生。In2O3和CeO2两种半导体之间形成的异质结构以及Ce元素+3价+4价之间转换形成的氧空位使得Ce掺杂In2O3在检测痕量氢气方面显示出优异的性能。2 at%Ce掺杂的In2O3空心纳米球对50 ppm氢气的灵敏度可达20.66,是纯相In2O3的3倍,检测极限低至10 ppb。此外,由于特殊的空心结构,所制备的In2O3传感器均具有快速的响应恢复速度,其中,2 at%Ce掺杂的In2O3空心纳米球的响应恢复时间分别为1 s和9 s。

徐琳[7](2011)在《静电纺丝法制备一维氧化物纳米材料及其传感和发光性质的研究》文中进行了进一步梳理由于一维(1D)氧化物纳米功能材料具有独特的物理性质和潜在的应用价值,而获得了研究者的青睐,并发展成为了一个富有新鲜感以及充满新机会的研究领域。在诸多关于一维功能材料的制备方法中,静电纺丝法作为一种极其灵活的材料制备方法,它多样化多角度地调控一维材料的形态、结构、组成甚至宏观外貌。随着人类社会地发展以及科研水平地提高,人们不再拘泥于对于现有电纺材料地研究,或是对其进行进一步的修饰,或是改进其一维形貌,并希望获得改善的性质或是发现某些新的应用。其中,由于稀土修饰的1D氧化物纳米结构拥有源自4f电子壳层的独特的性质,一直受到学术界地广泛关注并有着十分广泛地应用。人们对稀土修饰的1D纳米结构地关注不仅仅局限于发光领域,而且还扩展到其他重要的方面,如传感领域。但稀土元素众多,各项性能“似是而非”,因此系统地研究1D纳米尺度下稀土元素对1D功能材料的形貌、结构以及光学和传感性能的影响,对于基础性质认识以及新材料地开拓和应用都具有重要的意义。本论文以静电纺丝和稀土修饰的1D氧化物功能材料作为两条主线贯穿全文。一方面,利用静电纺丝法制备了不同材质的纳米线(NWs)和纳米管(NTs),并侧重于对纳米管的研究,对影响NTs形成的因素进行了系统地控制,对形成机制进行了解释。另一方面,研究了不同浓度、不同种类的稀土修饰对一维电纺氧化物材料的发光和气敏传感性能的影响,并得到一些有趣的结果。主要研究成果如下:(1)首次利用静电纺丝法合成了尺寸均匀的LaPO4:Eu NWs和NTs,并通过改变电纺前躯体溶液中无机物同聚合物之间(Io/PVP)的比值对它们的晶相结构、形貌以及发光性质进行了调控。当Io/PVP的比值逐渐降低时,热处理后的样品由于PVP的影响会发生从LaPO4到La3PO7的相变。当样品的晶相逐渐从LaPO4变化到La3PO7时,Eu3+的5D0-7FJ发光强度逐渐降低,5D0-7F2与5D0-7F1发光强度的比值(I(5D0-7F2)/I(5D0-7F1))显著增加,5D0-7F2跃迁的荧光寿命逐渐降低。在La3PO7基质中Eu3+发射强度的降低与表面吸附的水分子以及和Eu3+周围局域环境相关的/(5D0-7F2)//(5D0-7F1)比值的增加相关。从样品LaPO4到La3PO7不断缩短的荧光寿命,主要受辐射跃迁速率以及无辐射跃迁速率的影响。(2)制备了具有次孔状结构的In2O3 NTs和NWs电纺材料。所制备NTs的直径为80nm,壁厚为15 nm; NWs的直径为120 nm。我们系统地研究了In2O3NTs和NWs对H2S气体的气敏传感特性。测试结果表明,In2O3 NTs和NWs气敏元件在室温下对稀薄(测试范围为1-100 ppm)的H2S气体具有良好的响应,并表现出优秀的选择性、抗干扰性以及稳定性。建立了热力学动力方程模型计算不同温度下In2O3 NTs和NWs气敏元件的响应和恢复势垒高度。分析实验结果可知,在较低的温度范围(25-160℃)In2O3的硫化机制占有主导地位,在相对较高的温度范围(160-300℃)表面吸附是主要的传感机制。(3)制备了具有次孔状结构的In2O3:RE (RE= Gd. Tb,Dy,Ho.Er, Tm, Yb)NTs系列样品,并研究了不同RE元素的掺杂对In2O3 NTs的结构和H2S气敏特性的影响。发现随着掺杂稀土元素原子序数的逐渐增加,In2O3 NTs的带隙能量和室温下的电阻逐渐升高,晶格常数有减小的趋势。In2O3:RE NTs气敏元件的灵敏度同未掺杂的In2O3 NTs气敏元件相比有规律而显著的提高,响应时间也明显缩短。其中In2O3:Yb NTs是性能最好的一个,它在室温下对20 ppm H2S气体的灵敏度为1241,响应时间为49 s,同In2O3 NTs气敏元件相比,灵敏度提高了7倍,响应时间缩短了1/4。(4)利用静电纺丝法首次制备了具有次孔状结构的In2O3-CeO2 NTs系列样品。通过调整二元复合物中In2O3和CeO2的摩尔比,NTs的直径和壁厚可以分别在90nm到180和15 nm到9 nm之间调控。随着二元复合物中CeO2含量地增加,样品的带隙以及表面氧空位含量均变大。对In2O3-CeO2 NTs系列气敏元件进行了不同温度下对H2S和丙酮气体的气敏特性研究。结果表明,当二元复合物中CeO2含量适当的时候,In2O3-CeO2 NTs气敏元件可以实现在低温下(25-110℃)对H2S进行探测,气敏传感机制属于硫化机制;在高温下(300℃)对丙酮气体进行探测,气敏传感机制属于吸附机制。In2O3和CeO2的摩尔比为3:1的In75Ce25 NTs气敏元件是性能最好的一个,它在80℃的工作温度下对H2S气体的灵敏度值为498,在300℃的工作温度下对H2S气体的灵敏度值为30。与In2O3 NTs气敏元件相比,In75Ce25 NTs气敏元件具有更短的响应时间和恢复时间以及更低的反应势垒高度。

魏冬冬[8](2019)在《氧化铟纳米材料的掺杂改性及其气敏特性研究》文中指出随着社会的发展与进步,人类面临着越来越严重的全球变暖、大气污染等环境问题,对特定场合及环境下气体的监测与控制迫在眉睫。因此,对性能优异、满足特定需要的气体传感器研究与开发得到了国内外科研工作者的广泛关注。在多种气体传感器中,电阻型氧化物半导体气体传感器具有灵敏度高、稳定性强、选择性好、尺寸小、易操作以及廉价易得等优点,成为近年来气体传感器领域的研究热点。氧化物半导体气体传感器的性能与敏感材料的形貌、微观结构以及表面性质密切相关,如何开发出具有适宜微观结构、高表面活性的敏感材料对于气体传感器性能的提升具有十分重要的意义。氧化铟(In2O3)作为一种重要的N型金属氧化物半导体,禁带宽度2.8eV,具有较高的电导率和催化活性,在气体传感器领域有着重要的应用价值。In2O3基气体传感器的研究工作已取得了重要的进展,为了满足实际需求,还须进一步提高In2O3传感器的传感性能。本文利用水热法可控合成特定形貌及微结构的In2O3敏感材料,并通过掺杂方法有效改善材料的气敏性能。通过改变反应温度、选择沉淀剂、优化沉淀剂计量以及筛选表面活性剂来调控氧化铟的形貌和微纳结构,进而制备出分等级花状微球、空心球结构的In2O3敏感材料,利用其结构优势实现了结构増感;在纯In2O3形貌中掺杂不同的金属氧化物,进一步提升其气敏特性,实现了改性增感。主要研究内容如下:结合分等级结构的优势和掺杂的改性功能,制备了性能优异的丙酮气体传感器。利用水热法,借助表面活性剂来控制形貌,合成出了分等级结构的花状In2O3微球。并采用原位Ce掺杂技术进一步提升了其气敏特性。气敏测试结果表明:Ce掺杂量影响着In2O3对丙酮的气敏特性,3.0mol%Ce掺杂的In2O3花状微球表现出最佳的气敏特性,在250oC时,对200ppm丙酮气的灵敏度可达41.8,是相同环境下纯相In2O3气敏器件的4倍,说明Ce掺杂显著提升了In2O3的灵敏度。结合多种表征技术,通过晶粒尺寸、电阻阻值、表面吸附氧的数量与气敏机理关联性分析,表明Ce掺杂对In2O3气敏性能的改善源于增大的比表面积、降低的载流子浓度及具有良好气体通透性的微结构。总之,Ce掺杂从识别功能和敏感体利用率两方面显著提高了In2O3气体传感器的传感性能。通过一步水热法合成La掺杂In2O3空心球结构,气敏测试结果表明,所制备的材料对H2S气体的响应有明显的提高,3.0mol%La掺杂In2O3材料在200oC测试温度下对10ppm的H2S气体响应值达17.8,是纯相In2O3材料的4.8倍。此外,该气体传感器对H2S气体还表现出了较好的选择性、重复性以及优异的长期稳定性。利用XPS、XRD和BET表征可知,气敏性能的提升主要是由于La掺杂使缺陷氧和化学吸附氧数量增加、晶粒尺寸减少以及比表面积增大而引起的。

王朔[9](2020)在《BN基复合材料的制备及其性能研究》文中指出氮化硼(boron nitride,BN)作为一种新型的,有着和石墨类似结构的纳米材料,具有良好的市场前景。与石墨材料相比,氮化硼表现出更好的耐高温性、更优异的抗氧化性和更强的抗化学腐蚀性等优异的物理化学性能,近年来逐渐引起科研人员的关注。本论文针对BN基复合材料的制备及其性能进行了系统的研究。制备了氮化硼纳米片、氮化硼量子点以及以氮化硼材料为基的复合材料,并系统研究了BN基复合材料在不同领域(吸附、气敏、光催化)的性能。具体研究内容如下:(1)多级孔BN纳米片的制备及其吸附性能研究多级孔BN纳米片(hp-BNNSs)以硼酸和尿素为原料,首先利用重结晶的过程将二者均匀混合在一起,然后通过高温煅烧前驱体,最终得到hp-BNNSs。通过这种方法制备的hp-BNNSs具有较大的比表面积(1145 m2/g)和孔体积(0.59 cm3/g)。此外,制备的hp-BNNSs中存在较大直径的中孔(40 nm),这有利于吸附性能的提升。hp-BNNSs表现出对水中污染物具有全面的吸附性能:首先,hp-BNNSs中存在的B-O键,导致hp-BNNSs的表面带有大量的负电荷,这不仅增强了hp-BNNSs与污染物溶液之间的亲水性,而且有利于阳离子污染物(阳性染料、重金属离子等)的吸附。此外,hp-BNNSs含有大量的极性B-N键,可以进一步提升对重金属离子的吸附性能。最后,由于hp-BNNS的表面上存在大量的π系统,因此可以与包含苯环的污染物(抗生素)之间形成π-π共轭,从而对这种类型的污染物也表现出良好的吸附性能。(2)BNQDs/Sn O2复合材料的制备及其气敏性能研究通过简单的水热法合成了氮化硼量子点(BNQDs)、二氧化锡(Sn O2)纳米花和BNQDs/Sn O2复合材料,以检测对乙醇和H2S气体的气敏性能,并探讨了BNQDs的存在对气敏性能影响的机制。研究结果表明,与纯Sn O2传感器相比,BNQDs/Sn O2传感器不仅降低了对乙醇的最佳工作温度,而且提高了对乙醇的响应值和响应/恢复时间,实现了对乙醇气体的快速响应恢复(5s/8s)。此外,实现了对H2S气体在室温(30°C)下的检测,并表现出对H2S气体良好的选择性。这种现象可以归功于BNQDs的功能化:BNQDs在Sn O2纳米花表面的修饰使BNQDs成为新的活性位点,加快了电子的传输速度,并且可以产生更多的活性氧,从而提高了复合材料的气敏性能。此外,BNQDs的小尺寸效应对气敏性能的提升也起着非常重要的作用,BNQDs的平均粒径大约在5 nm左右,小于Sn O2耗尽层的厚度(2Ld=6 nm),而电子的传输过程受到耗尽层的控制,所以复合材料表现出更优异的气敏性能。(3)BCN/Ag3PO4复合材料的制备及其光催化性能研究利用由尿素烧制的C3N4作为跳板,将硼酸与其混合,在高温煅烧后制备出C掺杂的BN纳米片(BCN纳米片)。然后通过静电驱动的自组装和离子交换过程成功将Ag3PO4与BCN纳米片复合,制备出新型BCN/Ag3PO4复合光催化剂。通过SEM可以看到Ag3PO4纳米颗粒将BCN纳米片成功地包裹起来,并且由于BCN纳米片的限制作用,Ag3PO4纳米颗粒的尺寸得到了有效控制,比纯Ag3PO4纳米颗粒更小,分布也更加均匀。BCN纳米片具有优异的电荷转移能力,可以作为Ag3PO4纳米颗粒光生电子的受体,既可以避免Ag3PO4纳米颗粒因为光生电子的存在产生的光腐蚀现象,又可以使捕获的电子与氧气反应,进一步参与光催化中污染物的降解,从而提高了复合材料的光催化性能。

林倩茹[10](2012)在《稀土元素(La、Ce、Nd)掺杂ZnO薄膜的光学和气敏性能》文中研究说明ZnO作为第三代多功能宽禁带半导体越来越引起人们的重视。本文采用射频磁控溅射的方法成功制备了不同稀土元素(La、Ce、Nd)掺杂的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力学显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、气敏测试仪和光催化性能测试仪系统研究了稀土掺杂含量、稀土核电荷数以及衬底倾斜角度对ZnO薄膜组织结构、表面形貌、光学性能、气敏性能和光催化性能的影响。结果表明,随着稀土La掺杂含量的增多,薄膜表面的粗糙度逐渐增大,薄膜的禁带宽度随着La掺杂含量的增多而增大,这是由于当La替代Zn的位置后,使得决定价带顶位置的s和d轨道电子相互作用减小,价带顶向低能方向移动。La掺杂量为1%和2%的薄膜紫外光发光峰位没有变化,而当La掺杂含量为3%时,ZnO薄膜的紫外发光峰发生明显蓝移。随着掺杂含量的增加,ZnO薄膜对甲醛气体的灵敏度逐渐增加,光催化性能先增加后降低。掺杂不同的稀土元素对ZnO薄膜性能影响也不同,低温时(T<320°C),Nd掺杂ZnO薄膜的气敏性能较其它两种稀土元素掺杂的ZnO薄膜高,这是由于Nd掺杂ZnO薄膜的表面粗糙度要明显大于La和Ce掺杂的ZnO薄膜。高温时(T>320°C),Ce对甲醛气体的灵敏度最高,这是由于此时薄膜表面趋于平整,+4价的Ce离子能提供更多的电子使得此时Ce掺杂的ZnO薄膜的气敏性能较La、Nd掺杂的ZnO薄膜高。在紫外光照射下,Ce4+容易俘获电子形成+3价的Ce离子,降低电子-空穴对的复合率,有助于提高光催化性能。衬底倾斜不同角度时溅射的薄膜性能也大有不同,衬底垂直溅射的纯ZnO薄膜和La掺杂ZnO薄膜的紫外光发光强度较其它角度沉积的薄膜提高了5倍左右,这是由于此时衬底不受载能粒子正面轰击,结晶度最高,薄膜质量最好。而衬底倾斜60°时溅射的ZnO薄膜的气敏和光催化性能最好,因为薄膜表面倾斜岛状结构产生阴影效应的增大了薄膜表面的粗糙度。而平行溅射的La掺杂ZnO薄膜的气敏和光催化性能最好,这是由于La原子的质量远远大于Zn原子和O原子,平行溅射时衬底会受到La原子的正面轰击,形成更多二次缺陷,表面岛数量增加,增大了薄膜表面的粗糙度。

二、希土元素在气敏半导体中的作用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、希土元素在气敏半导体中的作用(论文提纲范文)

(2)铁酸镧、氧化锌掺杂材料的气敏性能研究(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 半导体氧化物气敏材料简介
        1.1.1 半导体氧化物特性及气敏机理
        1.1.2 半导体氧化物气敏材料发展及现状
    1.2 铁酸镧气敏材料研究现状
    1.3 氧化锌气敏材料研究现状
    1.4 半导体气敏材料掺杂改性
        1.4.1 元素掺杂改性
        1.4.2 异质结构改性
    1.5 本论文研究的目的意义和研究内容
        1.5.1 本论文研究的目的意义
        1.5.2 本论文的研究内容
第二章 LaFeO_3掺杂材料的制备及其气敏性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验主要试剂
        2.2.2 实验主要仪器
        2.2.3 铁酸镧及Sr掺杂材料的制备
        2.2.4 材料表征方法
        2.2.5 气敏传感器的制备及气敏测试过程
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 前驱体煅烧条件的探究
        2.3.2 Sr掺杂对铁酸镧材料表观特性的影响
        2.3.3 Sr掺杂铁酸镧材料的气敏性能
        2.3.4 湿度对铁酸镧材料的气敏性能的影响
        2.3.5 Sr掺杂铁酸镧材料的气敏机理的探究
    2.4 本章小结
第三章 氧化锌掺杂材料的制备及其气敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验主要试剂
        3.2.2 实验主要仪器
        3.2.3 不同形貌氧化锌及掺杂材料的制备
        3.2.4 不同ZnO材料的表征
        3.2.5 气敏传感器的制备及气敏测试过程
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 不同形貌ZnO气敏性能的探究
        3.3.2 ZnO掺杂材料掺杂元素及掺杂方式的研究
        3.3.3 最佳ZnO掺杂材料的气敏性能评价
        3.3.4 ZnO掺杂材料的气敏机理研究
    3.4 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
作者和导师简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

(3)NO2气敏LB膜及其微结构传感器研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
目 录
第一章 绪 论
    1.1 微传感器的研究概况
        1.1.1 MEMS的发展与现状
        1.1.2 微传感器的研究进展与发展趋势
    1.2 LB膜的研究概况
        1.2.1 LB膜简介
        1.2.2 LB膜的发展历史和研究动态
        1.2.3 LB膜在微结构传感器方面的应用
    1.3 NO_2气敏传感器的研究概况
        1.3.1 气敏传感器的分类
        1.3.2 气敏传感器的基本结构
        1.3.3 NO_2气敏传感器的研究动态
    1.4 论文的选题及主要工作的结构体系
第二章 基本原理与实验方法
    2.1 LB膜技术简介
        2.1.1 LB膜成膜原理
        2.1.2 LB膜的结构类型及淀积方法
        2.1.3 LB膜技术的特点
        2.1.4 LB拉膜系统
    2.2 气敏传感器的主要特性参数
    2.3 金属-氧化物-半导体场效应管的基本理论
        2.3.1 场效应管的类型
        2.3.2 MOSFET基本结构及工作原理
        2.3.3 MOSFET的静态伏安特性
        2.3.4 描述MOSFET性能的主要特性参数
    2.4 主要性能的分析测试方法
        2.4.1 膜压-面积曲线的测定
        2.4.2 紫外-可见分光光度法(UV-Vis)
        2.4.3 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.4.4 小角X射线散射(SAXS)
        2.4.5 原子力显微镜(AFM)
        2.4.6 电化学循环伏安分析法(CV)
        2.4.7 气敏特性测试方法
        2.4.8 其它分析测试方法及仪器
    2.5 本章小结
第三章 LB膜NO_2气体传感器的器件结构设计与制作
    3.1 引言
    3.2 平面微电极式器件结构
        3.2.1 平面微电极式器件的工作原理
        3.2.2 器件结构设计及制备工艺
    3.3 LB膜化学场效应管的结构设计与制造
        3.3.1 LB膜化学场效应管的基本原理
        3.3.2 ChemFET的设计原则
        3.3.3 ChemFET的结构设计与制造
    3.4 电荷流动场效应管的结构设计与制造
        3.4.1 电荷流动场效应管的工作原理及在气体传感器中的应用
        3.4.2 CFT的设计原理
        3.4.3 CFT的结构设计与制造
    3.5 本章小结
第四章 NO_2气敏LB膜的制备及分析表征
    4.1 LB膜的材料选择及制备工艺
        4.1.1 有机气敏材料的选择
        4.1.2 基片的表面处理
        4.1.3 制备工艺
    4.2 聚苯胺LB膜的制备及表征
        4.2.1 制备方法
        4.2.2 气-液界面上聚苯胺单分子膜的行为表征
        4.2.3 聚苯胺LB膜的UV-Vis表征及分析
    4.3 (i-P_rO)_4CuPc LB膜的制备及表征
        4.3.1 制备方法
        4.3.2 气-液界面上(i-P_rO)_4CuPc单分子膜的行为动态表征
        4.3.3 (i-P_rO)_4CuPc LB膜的UV-Vis表征及分析
    4.4 RE[Pc~*]_2LB膜的制备及其微观分析和结构表征
        4.4.1 RE[Pc~*]_2LB膜的制备方法
        4.4.2 气-液界面上RE[Pc~*]_2单分子膜的行为动态研究
        4.4.3 RE[Pc~*]_2LB膜的UV-Vis表征及分析
        4.4.4 RE[Pc~*]_2LB膜的XPS研究
        4.4.5 RE[Pc~*]_2LB膜的TEM及AFM表征分析
        4.4.6 RE[Pc~*]_2LB膜的SAXS分析
        4.4.7 RE[Pc~*]_2LB膜的电化学循环伏安特性研究
    4.5 本章小结
第五章 LB膜NO_2气体传感器的敏感特性研究
    5.1 聚苯胺基LB膜的气敏特性研究
    5.2 (i-P_rO)_4CuPc LB膜的导电特性及气敏特性研究
    5.3 RE[Pc~*]_2LB膜的NO_2气敏特性研究
        5.3.1 RE[Pc~*]_2LB膜平面电极式器件的NO_2气敏特性研究
        5.3.2 RE[Pc~*]_2LB膜化学场效应管器件的NO_2气敏特性研究
        5.3.3 RE[Pc~*]_2LB膜电荷流动场效应管器件的NO_2气敏特性研究
    5.4 本章小结
第六章 LB膜的NO_2气敏机理研究
    6.1 LB膜与气体的相互作用原理及理论模型
        6.1.1 气体敏感原理
        6.1.2 敏感膜与气体相互作用的理论模型
        6.1.3 NO_2气敏特性中的几种效应
    6.2 气体响应的动力学过程及影响因素
    6.3 酞菁LB膜NO_2气敏机理的XPS光电子能谱研究
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 前景展望
参考文献
致 谢
博士期间已发表和待发表的论文

(4)聚丙烯酸酯的应用及其构筑的Al-ZnO传感器的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要创新与贡献
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 溶剂型PAE类压敏胶
        1.2.1 PAE的合成单体
        1.2.2 PAE压敏胶的粘接性能
        1.2.3 PAE压敏胶的研究现状
        1.2.4 PAE导电压敏胶
    1.3 气体传感器
        1.3.1 气体传感器的特点
        1.3.2 气体传感器的分类
        1.3.3 半导体气体传感器
    1.4 铝掺杂氧化锌
        1.4.1 ZnO的特点及其掺杂
        1.4.2 Al-ZnO的特点
        1.4.3 Al-ZnO的制备方法
        1.4.4 Al-ZnO的导电机理
        1.4.5 Al-ZnO的性能应用
    1.5 研究目的与意义
    1.6 研究内容
第二章 溶剂型聚丙烯酸酯的控制合成
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料和仪器
        2.2.2 支链溶剂型PAE压敏胶的合成
        2.2.3 样品表征及粘接性能测试
        2.2.4 PAE的合成工艺
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 合成工艺的优化
        2.3.2 合成工艺的确立和PAE压敏胶的粘接性能
    2.4 本章小结
第三章 银沉积石墨烯/聚丙烯酸酯导电胶的制备和性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料和仪器
        3.2.2 Ag-rGO/PAE的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Ag-rGO的表征
        3.3.2 Ag-rGO/PAE的表征
        3.3.3 Ag-rGO在 PAE溶液中的相容性
        3.3.4 Ag-rGO/PAE的导电性能和粘接性能
    3.4 本章小结
第四章 铝掺杂氧化锌颗粒的制备和阻抗研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 FSP生产设备的简介
        4.2.2 Al-ZnO的 FSP法制备原理
        4.2.3 Al-ZnO纳米颗粒的FSP法制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Zn(np)2 浓度的确定
        4.3.2 退火工艺的确定
        4.3.3 Al-ZnO纳米颗粒的比表面积和粒径
        4.3.4 Al-ZnO纳米颗粒的阻抗研究
    4.4 本章小结
第五章 PAE构筑Al-ZnO乙醇传感器的制备及其探测能力的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 ZnO体系的乙醇气体传感器工作机理
        5.2.2 Al-ZnO乙醇气体传感器的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 Al-ZnO薄膜的微观结构和化学组成
        5.3.2 Al-ZnO薄膜的光透过性能和光反射性能研究
        5.3.3 Al-ZnO薄膜的导电性能测试和光响应能力研究
        5.3.4 Al-ZnO薄膜传感器对乙醇的探测能力和响应度的研究
    5.4 本章小结
第六章 PAE构筑Co_3O_4/Al-ZnO乙醇传感器的制备及其探测能力的研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 p-n结的形成及原理
        6.2.2 磁控溅射的原理
        6.2.3 Co_3O_4/Al-ZnO双层薄膜传感器的制备
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 Co_3O_4/Al-ZnO双层薄膜的微观形貌和化学组成
        6.3.2 Co_3O_4/Al-ZnO双层薄膜的光透过性能测试
        6.3.3 Co_3O_4/Al-ZnO双层薄膜的导电性能和光响应能力研究
        6.3.4 Co_3O_4/Al-ZnO双层薄膜传感器对乙醇的探测能力的研究
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文和科研情况
致谢

(5)金属氧化物纳米材料的湿法制备及其气敏性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.3 金属氧化物气敏传感器的工作原理与主要性能指标
    1.4 ZnO 的物理性能与制备
    1.5 ZnO 基气敏材料的研究现状
    1.6 本课题研究的目的、意义和内容
2 稀土掺杂纳米 ZnO 的制备与气敏性能研究
    2.1 引言
    2.2 La 掺 ZnO 气敏材料的制备与气敏性能研究
    2.3 Ce 掺 ZnO 基气敏薄膜材料的制备与气敏性能
    2.4 本章小结
3 纳米 ZnO 形状的可控制备与气敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 ZnO 纳米棒的水热制备
    3.3 纳米 ZnO 棒簇薄膜的自组装制备及其气敏性能
    3.4 本章小结
4 Zn-W-O 纳米复合体系的制备与气敏性能研究
    4.1 引言
    4.2 Zn-W-O 纳米复合体系的 sol-gel 法制备与气敏性能研究
    4.3 W 表面修饰 ZnO 纳米复合体系的制备与气敏性能研究
    4.4 本章小结
5 纳米 WO_3 的湿法制备与气敏性能研究
    5.1 引言
    5.2 纳米 WO_3的 PEG 模板法制备及其气敏性能
    5.3 本章小结
6 全文总结
    6.1 主要结论
    6.2 下一步的工作设想
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的论文

(6)半导体金属氧化物微纳结构的改性及气敏特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属氧化物纳米材料
        1.2.1 金属氧化物纳米材料的定义
        1.2.2 金属氧化物纳米材料的制备方法
        1.2.3 金属氧化物纳米材料的特性及应用
    1.3 气体传感器
        1.3.1 气体传感器的分类
        1.3.2 气体传感器的性能指标
    1.4 半导体金属氧化物的气敏特性
        1.4.1 半导体金属氧化物的气敏机理
        1.4.2 半导体金属氧化物气敏性能改善方法
    1.5 本论文的主要工作和章节安排
第二章 ZnO纳米纤维和分等级结构的气敏特性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
    2.3 结果与讨论
    2.4 气敏性能研究
        2.4.1 传感器性能测试
        2.4.2 敏感材料传感机理
    2.5 本章小结
第三章 金属氧化物异质微纳结构的气敏特性研究
    3.1 引言
    3.2 MoO_3/WO_3复合氧化物的制备及气敏特性研究
        3.2.1 实验部分
        3.2.2 结果与讨论
        3.2.3 气敏性能测试
    3.3 Pd修饰的Co_3O_4-ZnO纳米纤维的制备及气敏特性研究
        3.3.1 实验部分
        3.3.2 结果与讨论
        3.3.3 气敏性能测试
    3.4 本章小结
第四章 稀土元素掺杂金属氧化物的气敏特性研究
    4.1 引言
    4.2 Er掺杂ZnO纳米纤维的制备及其气敏特性研究
        4.2.1 实验部分
        4.2.2 结果与讨论
        4.2.3 气敏性能测试
    4.3 Ce掺杂In_2O_3空心纳米球的制备及其气敏特性研究
        4.3.1 实验部分
        4.3.2 结果与讨论
        4.3.3 气敏性能测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士期间发表的学术论文及所取得的研究成果

(7)静电纺丝法制备一维氧化物纳米材料及其传感和发光性质的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 1D氧化物功能材料
        1.1.1 1D氧化物功能材料简介
        1.1.2 1D氧化物纳米功能材料的特性
        1.1.3 1D氧化物纳米功能材料的制备方法
    1.2 稀土修饰的1D氧化物纳米功能材料
        1.2.1 稀土元素简介
        1.2.2 稀土修饰的1D氧化物纳米功能材料
        1.2.3 稀土掺杂的1D氧化物纳米功能材料研究进展
    1.3 1D纳米半导体金属氧化物
        1.3.1 1D纳米半导体金属氧化物的特性
        1.3.2 1D纳米半导体金属氧化物基气敏传感器
    1.4 本论文的主要思想和研究意义
第二章 静电纺丝法构筑1D纳米材料
    2.1 静电纺丝技术简介
        2.1.1 基本的静电纺丝装置
        2.1.2 静电纺丝机制讨论
        2.1.3 影响电纺纤维的参数
    2.2 静电纺丝法的可控制备
        2.2.1 利用静电纺丝法制备陶瓷纤维
        2.2.2 电纺纤维结构的可控制备
        2.2.3 电纺纤维构成的可控调制
    2.3 静电纺丝纤维的应用
        2.3.1 传感领域
        2.3.2 能源领域
        2.3.3 生物领域
        2.3.4 工业领域
第三章 静电纺丝法制备磷酸镧NWs/NTs功能材料及其光学性质的研究
    3.1 引言
    3.2 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的制备与表征
        3.2.1 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的制备
        3.2.2 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的表征
    3.3 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的形貌与结构表征
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 结构表征
        3.3.3 磷酸镧NWs/NTs的形成机制
    3.4 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的发光性质分析
        3.4.1 LaPO_4:Eu~(3+)和La_3PO_7:Eu~(3+)NWs/NTs的激发和发射光谱
        3.4.2 Eu~(3+)的发光动力学
    3.5 本章小结
第四章 In_2O_3 NTs/NWs的制备及室温传感特性的研究
    4.1 引言
    4.2 In_2O_3 NWs/NTs的制备与表征
        4.2.1 In_2O_3 NWs/NTs的制备
        4.2.2 In_2O_3 NWs/NTs的表征
        4.2.3 In_2O_3 NWs/NTs气敏元件的制备
        4.2.4 In_2O_3 NWs/NTs气敏元件的气敏测试
    4.3 In_2O_3 NWs/NTs形貌与结构分析
        4.3.1 形貌分析
        4.3.2 结构分析
    4.4 In_2O_3 NTs/NWs气敏元件特性分析
        4.4.1 气敏元件的基本气敏特性分析
        4.4.2 气敏元件的动力学分析
        4.4.3 气敏元件的响应机制
    4.5 本章小结
第五章 稀土掺杂孔状In_2O_3 NTs的制备及增强的气敏传感特性研究
    5.1 引言
    5.2 In_2O_3:RE NTs的制备与表征
        5.2.1 In_2O_3:RE NTs的制备
        5.2.2 In_2O_3:RE NTs的表征
        5.2.3 In_2O_3:RE NTs气敏元件的制备
        5.2.4 In_2O_3:RE NTs气敏元件的测试
    5.3 In_2O_3:RE NTs的形貌与结构分析
        5.3.1 形貌分析
        5.3.2 结构分析
    5.4 RE元素掺杂对In_2O_3 NTs气敏特性的影响
        5.4.1 In_2O_3:RE NTs气敏元件的基本气敏特性分析
        5.4.3 In_2O_3:RE NTs气敏元件动力学特性分析
        5.4.4 In_2O_3:RE NTs气敏元件的传感原理
    5.5 本章小结
第六章 孔状In_2O_3-CeO_2复合纳米管的制备及双功能气敏特性研究
    6.1 引言
    6.2 In_2O_3-CeO_2 NTs的制备与表征
        6.2.1 In_2O_3-CeO_2 NTs的制备
        6.2.2 In_2O_3-CeO_2 NTs的表征
        6.2.3 In_2O_3-CeO_2 NTs气敏元件的制备
        6.2.4 In_2O_3:RE NTs气敏元件的测试
    6.3 In_2O_3-CeO_2 NTs的形貌与结构分析
        6.3.1 形貌分析
        6.3.2 结构分析
    6.4 In_2O_3-CeO_2 NTs的双功能气敏特性研究
        6.4.1 In_2O_3-CeO_2 NTs的双功能气敏基本特性分析
        6.4.2 In_2O_3-CeO_2 NTs的双功能动力学特性分析
        6.4.3 In_2O_3-CeO_2 NTs气敏元件的传感原理
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢

(8)氧化铟纳米材料的掺杂改性及其气敏特性研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 气体传感器
        1.2.1 气体传感器概述
        1.2.2 气体传感器分类
    1.3 氧化物半导体型气体传感器
        1.3.1 氧化物半导体型气体传感器概述
        1.3.2 氧化物半导体型气体传感器的性能参数
        1.3.3 氧化物半导体型气体传感器的机理解释
        1.3.4 氧化物半导体传感器传感性能的影响因素
    1.4 In_2O_3及基于掺杂In_2O_3纳米材料传感器的研究现状
        1.4.1 In_2O_3材料概述
        1.4.2 In_2O_3纳米材料的制备方法
        1.4.3 基于掺杂In_2O_3纳米材料传感器研究现状
    1.5 本论文的研究内容
第2章 Ce掺杂分等级In_2O_3花状微球纳米材料的制备及气敏特性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 Ce掺杂分等级In_2O_3花状微球纳米结构的制备
        2.2.2 材料的表征
        2.2.3 气体传感器的制作与气敏特性的测试方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Ce掺杂分等级In_2O_3花状微球结构和形貌表征
        2.3.2 材料组成成分分析
        2.3.3 气敏特性测试
        2.3.4 敏感机理分析
    2.4 本章总结
第3章 La掺杂In_2O_3空心微球纳米材料的制备及气敏特性研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 La掺杂In_2O_3空心微球结构的制备
        3.2.2 材料的表征
        3.2.3 气体传感器的制作与气敏特性的测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 La掺杂In_2O_3空心微球结构和形貌表征
        3.3.2 气敏特性测试
        3.3.3 敏感机理分析
    3.4 本章总结
第4章 结论与展望
参考文献
作者简介
致谢

(9)BN基复合材料的制备及其性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 氮化硼的结构与基本性质
        1.2.1 氮化硼的结构
        1.2.2 氮化硼的基本性质
    1.3 氮化硼的研究现状
        1.3.1 零维氮化硼量子点
        1.3.2 一维氮化硼纳米材料
        1.3.3 二维氮化硼纳米片
        1.3.4 三维氮化硼纳米材料
    1.4 氮化硼的制备方法
        1.4.1 机械剥离法
        1.4.2 模板法
        1.4.3 化学气相沉积法
        1.4.4 高温热解法
    1.5 氮化硼的性能及应用
        1.5.1 紫外激光器件
        1.5.2 电子器件
        1.5.3 吸附剂
        1.5.4 催化剂
        1.5.5 催化剂载体
        1.5.6 储氢材料
    1.6 本文主要研究内容
第二章 多级孔BN纳米片的制备及其吸附性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料及试剂
        2.2.2 hp-BNNSs的制备
        2.2.3 样品表征
        2.2.4 吸附实验
        2.2.5 循环实验
    2.3 多级孔BN纳米片的表征
        2.3.1 hp-BNNSs的XRD和FT-IR分析
        2.3.2 hp-BNNSs的XPS分析
        2.3.3 hp-BNNSs的TEM分析
        2.3.4 hp-BNNSs的N_2吸脱附曲线分析
    2.4 多级孔BN纳米片的吸附性能研究
        2.4.1 hp-BNNSs对工业染料的吸附
        2.4.2 hp-BNNSs对重金属离子的吸附
        2.4.3 hp-BNNSs对抗生素的吸附
        2.4.4 hp-BNNSs的稳定性研究
        2.4.5 吸附机理探讨
    2.5 本章小结
第三章 BNQDs/SnO_2复合材料的制备及其气敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料及试剂
        3.2.2 BNQDs/SnO_2复合材料的制备
        3.2.3 样品表征
        3.2.4 气敏器件的制备及性能测试
    3.3 BNQDs/SnO_2复合材料的表征
        3.3.1 BNQDs/SnO_2复合材料的XRD和UV-vis分析
        3.3.2 BNQDs/SnO_2复合材料的SEM和TEM分析
        3.3.3 BNQDs/SnO_2复合材料的XPS分析
    3.4 BNQDs/SnO_2复合材料的气敏性能研究
        3.4.1 BNQDs/SnO_2复合材料对乙醇的气敏性能
        3.4.2 BNQDs/SnO_2复合材料对H_2S的气敏性能
        3.4.3 BNQDs/SnO_2复合材料的气体选择性
        3.4.4 气敏机理探讨
    3.5 本章小结
第四章 BCN/Ag_3PO_4复合材料的制备及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料及试剂
        4.2.2 BCN/Ag_3PO_4复合材料的制备
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 光催化实验
    4.3 BCN/Ag_3PO_4 复合材料的表征
        4.3.1 BCN/Ag_3PO_4复合材料的XRD和FT-IR分析
        4.3.2 BCN/Ag_3PO_4复合材料的SEM分析
        4.3.3 BCN/Ag_3PO_4复合材料的TEM分析
        4.3.4 BCN/Ag_3PO_4复合材料的XPS分析
    4.4 BCN/Ag_3PO_4复合材料光催化性能的研究
        4.4.1 BCN/Ag_3PO_4复合材料的光催化速率研究
        4.4.2 BCN/Ag_3PO_4复合材料的重复性研究
        4.4.3 BCN/Ag_3PO_4复合材料的活性物种研究
        4.4.4 BCN/Ag_3PO_4复合材料的光催化机理研究
    4.5 本章小结
第五章 结论
    5.1 论文主要内容
    5.2 论文创新点
    5.3 研究展望
参考文献
在读期间公开发表论文
致谢

(10)稀土元素(La、Ce、Nd)掺杂ZnO薄膜的光学和气敏性能(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 ZnO 材料的结构和基本特征
        1.2.1 ZnO 的结构和基本物理参数
        1.2.2 ZnO 中的缺陷
    1.3 ZnO 的制备
    1.4 ZnO 的性能
        1.4.1 光学性能
        1.4.2 气敏性能
        1.4.3 光催化性能
    1.5 ZnO 的掺杂
    1.6 稀土掺杂
        1.6.1 发光材料中的应用
        1.6.2 气敏材料中的应用
        1.6.3 光催化材料中的应用
    1.7 研究目的、意义及主要研究内容
        1.7.1 研究的目的与意义
        1.7.2 主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 材料制备及热处理
    2.2 材料表征
        2.2.1 组织结构表征
        2.2.2 化学成分表征
        2.2.3 表面形貌表征
    2.3 性能测试
        2.3.1 光学性能测试
        2.3.2 气敏性能测试
        2.3.3 光催化性能测试
第3章 稀土 La 掺杂 ZnO 薄膜的表征及性能
    3.1 引言
    3.2 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的表征
        3.2.1 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的组织结构
        3.2.2 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的化学成分
        3.2.3 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的表面形貌
    3.3 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的光学性能
        3.3.1 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的禁带宽度
        3.3.2 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的拉曼光谱分析
        3.3.3 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的 PL 谱分析
    3.4 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的气敏性能
    3.5 不同 La 掺杂含量 ZnO 薄膜的光催化性能
    3.6 本章小结
第4章 RE 掺杂 ZnO 薄膜的表征及性能
    4.1 引言
    4.2 RE 掺杂 ZnO 薄膜的表征
        4.2.1 RE 掺杂 ZnO 薄膜的组织结构
        4.2.2 RE 掺杂 ZnO 薄膜的化学成分
        4.2.3 RE 掺杂 ZnO 薄膜的表面形貌
    4.3 RE 掺杂 ZnO 薄膜的光学性能
        4.3.1 RE 掺杂 ZnO 薄膜的禁带宽度变化
        4.3.2 RE 掺杂 ZnO 薄膜的拉曼光谱分析
        4.3.3 RE 掺杂 ZnO 薄膜的 PL 谱分析
    4.4 RE 掺杂 ZnO 薄膜的气敏性能
    4.5 RE 掺杂 ZnO 薄膜的光催化性能
    4.6 本章小结
第5章 倾斜溅射 ZnO 薄膜的表征和性能
    5.1 引言
    5.2 倾斜溅射 ZnO 薄膜的表征
        5.2.1 倾斜溅射 ZnO 薄膜的组织结构
        5.2.2 倾斜溅射 ZnO 薄膜的化学成分
        5.2.3 倾斜溅射 ZnO 薄膜的表面形貌
    5.3 倾斜溅射 ZnO 薄膜的光学性能
        5.3.1 倾斜溅射 ZnO 薄膜的拉曼光谱分析
        5.3.2 倾斜溅射 ZnO 薄膜 PL 谱分析
    5.4 倾斜溅射 ZnO 薄膜的气敏性能
    5.5 倾斜溅射 ZnO 薄膜的光催化性能
    5.6 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的表征
        5.6.1 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的组织结构
        5.6.2 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的化学成分
        5.6.3 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的表面形貌
    5.7 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的光学性能
        5.7.1 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的拉曼光谱分析
        5.7.2 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的 PL 谱分析
    5.8 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的气敏性能
    5.9 倾斜溅射 La 掺杂 ZnO 薄膜的光催化性能
    5.10 本章小结
结论
参考文献
致谢

四、希土元素在气敏半导体中的作用(论文参考文献)

  • [1]希土元素在气敏半导体中的作用[J]. 任玉芳. 传感器技术, 1984(S1)
  • [2]铁酸镧、氧化锌掺杂材料的气敏性能研究[D]. 张丰茂. 北京化工大学, 2019(06)
  • [3]NO2气敏LB膜及其微结构传感器研究[D]. 谢丹. 电子科技大学, 2001(01)
  • [4]聚丙烯酸酯的应用及其构筑的Al-ZnO传感器的研究[D]. 张帆. 西北工业大学, 2018(02)
  • [5]金属氧化物纳米材料的湿法制备及其气敏性能研究[D]. 葛春桥. 华中科技大学, 2008(12)
  • [6]半导体金属氧化物微纳结构的改性及气敏特性研究[D]. 孙永娇. 太原理工大学, 2017(10)
  • [7]静电纺丝法制备一维氧化物纳米材料及其传感和发光性质的研究[D]. 徐琳. 吉林大学, 2011(10)
  • [8]氧化铟纳米材料的掺杂改性及其气敏特性研究[D]. 魏冬冬. 吉林大学, 2019(12)
  • [9]BN基复合材料的制备及其性能研究[D]. 王朔. 山东理工大学, 2020(02)
  • [10]稀土元素(La、Ce、Nd)掺杂ZnO薄膜的光学和气敏性能[D]. 林倩茹. 哈尔滨工业大学, 2012(04)

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稀土元素在气敏半导体中的作用
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