电沉积热氧化制备CuO/SnO2薄膜及其对CO和H2S的响应

论文摘要

SnO2是一种重要的电阻型氧化物半导体气敏材料,一致性好、易于集成,但检测温度较高,响应恢复时间也较长。掺杂CuO能够提高SnO2薄膜表面的活性,改善灵敏度和响应恢复时间等。本实验采用电沉积热氧化的方法,以氧化铟锡导电玻璃（ITO）为基体,分别从SnCl2、CuCl2和柠檬酸钠混合溶液中沉积Cu-Sn薄膜,经过高温氧化获得CuO/SnO2薄膜。用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征了CuO/SnO2薄膜。研究了电沉积时间、电压、浓度及热氧化时间对CuO/SnO2薄膜性质的影响规律。制备的CuO/SnO2膜为晶态结构,表面均匀且多孔,适合作为气敏性材料。通过实验优化的制备条件为：SnCl2溶液浓度7.0g/L,沉积Sn电压-0.9V,时间3600s；CuCl2溶液浓度2.0g/L,沉积Cu电压-1.2V,时间600s；氧化温度600℃,氧化时间10h。用自制的气敏装置,采用直流电阻法测定了CuO/SnO2薄膜在空气中对CO和H2S的响应,讨论了响应机理。结果表明100℃CuO/SnO2薄膜对H2S表现出很好的灵敏度；300℃对CO具有较好的灵敏度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 有毒气体的危害
• 1.2 传感器及参数要求
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 传感器的分类
• 1.2.3 传感器材料的制备方法
• 1.2.4 技术参数和发展方向
• 2气敏传感器及研究现状'>1.3 SnO₂气敏传感器及研究现状
• 2传感器的研究现状'>1.4 掺杂SnO₂传感器的研究现状
• 2薄膜传感器的机理分析'>1.5 CuO/SnO₂薄膜传感器的机理分析
• 2薄膜气体传感器电阻的影响'>1.5.1 CuO掺杂对SnO₂薄膜气体传感器电阻的影响
• 1.5.2 对CO气体的机理分析
• 2S气体的机理分析'>1.5.3 对H₂S气体的机理分析
• 1.6 本课题研究的内容和意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料与器材
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验过程
• 2薄膜的制备'>2.2.1 CuO-SnO₂薄膜的制备
• 2薄膜的表征'>2.2.2 CuO-SnO₂薄膜的表征
• 2.2.3 CO气体的制备
• 2S气体的制备'>2.2.4 H₂S气体的制备
• 2S气敏性检测'>2.2.5 对CO与H₂S气敏性检测
• 2.2.6 气体体积计算
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 电沉积过程影响Sn膜形态的因素
• 3.1.1 电压对Sn膜形态的影响
• 2浓度对Sn膜形态的影响'>3.1.2 SnCl₂浓度对Sn膜形态的影响
• 3.1.3 沉积时间对Sn膜形态厚度的影响
• 3.2 影响Cu薄膜形态的因素
• 3.2.1 电压对膜形态的影响
• 2浓度对膜形态的影响'>3.2.2 CuCl₂浓度对膜形态的影响
• 3.2.3 沉积时间对膜形态厚度的影响
• 2薄膜性质的影响'>3.3 氧化对CuO-SnO₂薄膜性质的影响
• 3.3.1 氧化温度的影响
• 3.3.2 氧化时间的影响
• 2对CO的响应及其影响因素'>3.4 CuO-SnO₂对CO的响应及其影响因素
• 3.4.1 温度
• 3.4.2 浓度
• 2对H₂S的响应及其影响因素'>3.5 CuO-SnO₂对H₂S的响应及其影响因素
• 3.5.1 温度
• 3.5.2 浓度
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢