SrTiO3厚膜传感器的掺杂研究

论文摘要

本文对溶胶—凝胶法（简称Sol-Gel法）的制备工艺进行了系统研究,并成功获得制备SrTi0.8Mg0.2O2.8的工艺;运用固相合成法制备了以SrTiO3为基体,La、Mg、Al、Fe和Cr等多种元素复合掺杂的Sr1-xLax(Ti1-yMy)Oz多晶氧化物半导体,其中,M为替代Ti位的掺杂物,包括Mg、Al、Fe和Cr等多种元素;同时在粉体中加入玻璃相B（硼）。并测试了样品在600℃～800℃内不同氧分压下的阻—温特性和氧敏特性,对结果作了合理的解释和分析。利用扫描电镜（SEM）和X光衍射（XRD）等现代分析手段对实验制备的氧敏材料进行了表征。XRD实验显示固相合成法和溶胶—凝胶法分别在1250℃和800℃得到了理想的钙钛矿结构,SEM实验证明溶胶—凝胶法制得的粉体粒径均匀,且尺寸比固相法制得的粉体小。实验结果表明:在SrTiO3中铬离子替代钛位可使SrTiO3实现P型掺杂;Cr掺杂促进了氧空位的产生,加强环境氧与晶格氧的交换,提高了氧灵敏度,灵敏度达到9;铬离子变价增加了空穴载流子浓度,提高了材料的电导率,使电阻降低到几千欧;玻璃相硼的加入使敏感层的附着力有明显改善,达到实用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 汽车尾气的污染
• 1.1.1 污染物的排放
• 1.1.2 减轻汽车排放污染物的对策
• 1.1.3 我国排放法规的制定
• 1.2 氧敏传感器的研究进展
• 1.2.1 氧敏材料的研究现状
• 1.2.2 气敏传感器的发展方向
• 1.3 钛酸锶氧敏传感器的研究进展
• 1.4 本论文的出发点
• 第二章 钛酸锶氧敏传感器的敏感机理与导电机理
• 2.1 敏感与导电机理
• 2.1.1 钛酸锶的结构特征
• 2.1.2 导电机理
• 2.1.3 氧敏机理
• 2.2 电阻—温度特性
• 2.3 灵敏度特性
• 第三章 实验方案
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 提高灵敏度
• 3.2.2 增大附着力
• 3.3 工艺路线
• 3.4 测试
• 第四章 牢固性研究
• 4.1 加入玻璃相
• 4.2 反复涂敷
• 4.3 引线焊接
• 第五章 固相法实验
• 5.1 固相法合成钛酸锶粉体的制备及表征
• 5.1.1 固相合成法
• 5.1.2 粉料制备
• 5.1.3 SEM分析及讨论
• 5.1.4 XRD分析及讨论
• 5.2 钛酸锶氧敏传感器的制作和测试结果讨论
• 3氧敏传感器的制作'>5.2.1 SrTiO₃氧敏传感器的制作
• 5.2.2 测试结果
• 5.2.3 结果分析
• 第六章 溶胶—凝胶法实验
• 6.1 制定SOL-GEL工艺
• 6.1.1 溶胶—凝胶法
• 6.1.2 溶胶—凝胶工艺研究
• 6.2 样品制备和表征
• 6.2.1 差热－热重综合热分析（DTA—TG）
• 6.2.2 SEM分析及讨论
• 6.2.3 XRD分析及讨论
• 6.3 钛酸锶氧敏传感器的制作及测试结果讨论
• 6.3.1 铂电极的制作、传感器的制作、测试系统
• 6.3.2 测试结果及分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果