Eu离子掺杂的氧化铟、氧化锡纳米带气敏特性研究
在金属氧化物半导体材料中,氧化铟和氧化锡都属于一种n型金属氧化物半导体材料,拥有较大的禁带宽度,分别为2.9eV和3.6eV.在不同条件下它们都具有良好的化学、热力学稳定性及气敏特性,被广泛应用于传感器领域,以检测易燃易爆、有毒气体等.而纳米带具有较大的体表面积比、良好的晶体结构和电子输运性质,使得纳米带在气体传感器应用方面有突出的表现.为了获得更高的气敏响应和气敏选择性,掺杂稀土元素,利用其特殊的物理化学性质及催化特性,是实现这一目的的有效途径.目前,对铕元素掺杂纳米材料的研究都集中在它们的形态或光学特征的研究,研究铕掺杂氧化铟和氧化锡单根纳米带传感器的研究还未见报告,对其气敏特性进行系统的研究具有重要的应用价值.本文使用热蒸发法分别制备了纯净氧化铟和氧化锡以及铕掺杂的氧化铟和氧化锡纳米带,利用一系列的仪器对获得的纳米带进行了形貌、微结构以及成分组成的表征,并研究其生长机理.在此基础上,利用双离子束沉积系统制备单根纳米带传感器,然后研究传感器的气敏响应特性.实验发现,所得的四种纳米材料拥有规则的形状,光滑的表面以及极薄的厚度,且铕掺杂的纳米带宽度要比纯净纳米带大.测试结果表明:铕掺杂氧化铟传感器在260°C时对100ppm浓度的硫化氢响应为6.15,是纯净氧化铟传感器的响应(1.77)的3.47倍;单根铕掺杂氧化锡传感器在210°C时对100ppm浓度的丙酮的响应为8.56,是纯净氧化铟传感器响应(1.36)的6.29倍.所测试的传感器对气体的响应恢复时间约为15s,而且电阻在实验结束后均能恢复初始值,表明传感器具有良好的可重复性和稳定性.比较所测试的气敏传感器的气敏性能,发现铕掺杂极大的提升了氧化铟和氧化锡纳米带的气敏性质.而铕掺杂氧化铟和氧化锡传感器分别具备检测硫化氢和丙酮气体的能力,为有毒有害气体的检测提供新的材料和器件.
- 作者：
- 陈伟武
- 学位授予单位：
- 云南师范大学
- 专业名称：
- 凝聚态物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 刘应开
- 中图分类号：
- TB383.1；TN304.21
- 关键词：
- 铕掺杂；氧化铟纳米带；氧化锡纳米带；气体传感器
- Doping of europium; indium oxide nanobelt; stannic oxide nanobelt; gas sensor;