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溶胶凝胶法二氧化锡薄膜气敏光学特性研究

2020-12-10阅读(502)

溶胶凝胶法二氧化锡薄膜气敏光学特性研究

论文摘要

SnO2作为一种新型功能材料,被广泛用于半导体、太阳能电池、气敏传感器、液晶显示器、催化剂以及光学技术等领域。以SnO2为气敏材料制备的气体传感器,可用于工业、国防、民用、运输等领域检测易燃易爆还原性气体,市场需求庞大。纯净SnO2的气体灵敏度较低,在一定程度上影响了气体传感器的检测精度。很多研究已发现,掺杂贵金属或其他物质,可以抑制SnO2晶粒的长大,改善材料的半导体性能,提高其气体灵敏度。根据以往对磁控溅射法制作掺杂SnO2薄膜的研究,基于薄膜灵敏度不高和反应时间过长的问题,本文使用溶胶凝胶法制作铜掺杂SnO2薄膜和钛掺杂SnO2薄膜。本文的主要实验包括:1、对溶胶凝胶法制备掺杂SnO2薄膜的工艺进行了研究,通过实验对工艺条件进行摸索,如:掺杂元素、掺杂浓度、退火温度及退火时间等,制备不同的铜掺杂SnO2薄膜和钛掺杂SnO2薄膜。2、对掺杂SnO2薄膜进行XRD和厚度的测试。3、在常温下,研究不同掺杂SnO2薄膜对乙醇及其他气体的气敏光学特性,测试薄膜在气敏前后的反射率光谱。4、研究气敏薄膜在常温、加温和紫外光照射条件下的返回特性。本文实验结果表明使用溶胶凝胶法制作的掺杂SnO2薄膜在常温下有气敏性能,由于均匀度比磁控溅射法高,薄膜灵敏度得到明显提高并且对不同气体有选择性。钛元素具有光催化作用,钛掺杂SnO2薄膜气敏反应时间明显缩短,在常温下能部分返回。100℃加温和紫外光照射下掺杂SnO2薄膜都具有返回能力。可望通过制备其他掺杂SnO2薄膜,使得薄膜能在比较宽的波长范围有更高的灵敏度,达到在常温下通过光学检测方法对气体检测的目的,进一步开发新一代气体传感器。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 气敏传感器研究的发展
  • 2气敏薄膜研究现状'>1.2 SnO2气敏薄膜研究现状
  • 1.3 本文的主要研究内容
  • 2薄膜的气敏机理'>第二章 SnO2薄膜的气敏机理
  • 2的结构与性能'>2.1 SnO2的结构与性能
  • 2薄膜的电学气敏机理'>2.2 SnO2薄膜的电学气敏机理
  • 2中的缺陷'>2.2.1 SnO2中的缺陷
  • 2.2.2 导电机理的理论模型
  • 2薄膜的光学气敏机理'>2.3 SnO2薄膜的光学气敏机理
  • 2.3.1 薄膜对光的吸收机理
  • 2.3.2 光反射率的变化机制
  • 2.4 掺杂理论
  • 2.5 本章小结
  • 2薄膜的制备方法'>第三章 SnO2薄膜的制备方法
  • 3.1 溶胶凝胶法
  • 3.2 化学气相沉积法
  • 3.3 分子束外延法
  • 3.4 脉冲激光沉积法
  • 3.5 溅射法
  • 3.6 电浮镀膜法
  • 3.7 热喷涂法
  • 3.8 电沉积法
  • 3.9 本章小结
  • 2气敏薄膜的制备及物理性质测试'>第四章 SnO2气敏薄膜的制备及物理性质测试
  • 4.1 溶胶凝胶体系的选用
  • 4.2 实验仪器
  • 4.3 薄膜制备过程
  • 4.3.1 主要试剂
  • 4.3.2 锡溶胶的配制
  • 4.3.3 玻璃基片清洗
  • 4.3.4 镀膜和热处理
  • 4.4 薄膜XRD测试
  • 2薄膜XRD测试'>4.4.1 不同掺杂元素的SnO2薄膜XRD测试
  • 2薄膜XRD测试'>4.4.2 不同掺杂浓度的SnO2薄膜XRD测试
  • 2薄膜XRD测试'>4.4.3 不同退火工艺的SnO2薄膜XRD测试
  • 2薄膜厚度的测定'>4.5 SnO2薄膜厚度的测定
  • 4.6 本章小结
  • 2薄膜的气敏光学特性测试'>第五章 SnO2薄膜的气敏光学特性测试
  • 5.1 分光光度计原理
  • 5.2 测试方法
  • 5.3 乙醇气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在乙醇气氛下的气敏光学特性测试'>5.3.1 铜掺杂SnO2薄膜在乙醇气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在乙醇气氛下的气敏光学特性测试'>5.3.2 钛掺杂SnO2薄膜在乙醇气氛下的气敏光学特性测试
  • 5.4 丙酮气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在丙酮气氛下的气敏光学特性测试'>5.4.1 铜掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在丙酮气氛下的气敏光学特性测试'>5.4.2 钛掺杂SnO2薄膜在丙酮气氛下的气敏光学特性测试
  • 5.5 甲烷气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在甲烷气氛下的气敏光学特性测试'>5.5.1 铜掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在甲烷气氛下的气敏光学特性测试'>5.5.2 钛掺杂SnO2薄膜在甲烷气氛下的气敏光学特性测试
  • 5.6 甲醛气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在甲醛气氛下的气敏光学特性测试'>5.6.1 铜掺杂SnO2薄膜在甲醛气氛下的气敏光学特性测试
  • 2薄膜在甲醛气氛下的气敏光学特性测试'>5.6.2 钛掺杂SnO2薄膜在甲醛气氛下的气敏光学特性测试
  • 5.7 本章小结
  • 2薄膜的返回特性研究'>第六章 SnO2薄膜的返回特性研究
  • 6.1 常温下的返回特性研究
  • 6.2 加温下的返回特性研究
  • 2薄膜在加温下的返回特性研究'>6.2.1 铜掺杂SnO2薄膜在加温下的返回特性研究
  • 2薄膜在加温下的返回特性研究'>6.2.2 钛掺杂SnO2薄膜在加温下的返回特性研究
  • 6.3 紫外光照射下的返回特性研究
  • 2薄膜在紫外光照射下的返回特性研究'>6.3.1 铜掺杂SnO2薄膜在紫外光照射下的返回特性研究
  • 2薄膜在紫外光照射下的返回特性研究'>6.3.2 钛掺杂SnO2薄膜在紫外光照射下的返回特性研究
  • 6.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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    • [2].超光谱成像仪指向反射镜热光学特性分析[J]. 红外与激光工程 2008(S1)
    • [3].探究影响南京地区大气气溶胶光学特性反演的因素[J]. 激光与光电子学进展 2017(04)
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