基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究

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1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2015512033密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究Preparationandresearchofsemiconductorgassensorbasedonindiumoxide作者姓名：丁梦迪专业：微电子学与固体电子学研究方向：纳米功能材料及传感器指导教师：孙彦峰教授培养单位：电子科学与工程学院2018年05月基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究Preparationandresearchofsemiconductor

2、gassensorbasedonindiumoxide作者姓名：丁梦迪专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：孙彦峰（教授）学位类别：理学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已

3、经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和

4、CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究由于工业现代化的迅速发展和汽车数量的急剧增加，NO2气体的含量在大气环境中不断增长。二氧化氮作为一种典型的空气污染物，主要来自于燃烧过程中的废气，严重影响了人类和动物的呼吸系统，对环境保护和人类健康产生了严重危害，从而引起了科研工作者对高效二氧化氮气体检测的重视。

5、基于半导体金属氧化物的气体传感器因为其具有无毒性、低成本、高稳定性等优点，已经引了世界范围内越来越多的科研人员和科研机构的关注。这种传感器的敏感特性主要基于半导体金属氧化物和大气组分之间的化学反应。氧化铟(In2O3)是一种重要的n型半导体材料，在较低工作温度下对NO2具有独特的敏感特性。但由单一半导体氧化物材料（In2O3）制作成的气体传感器对NO2的检测具有响应恢复时间长等致命缺点。需要例如掺杂，复合等手段对气敏材料进行改性。因此本论文通过金属掺杂半导体氧化物（In2O3）来提高传感器对NO2气体的敏感特性，实现高性能N

6、O2气体传感器的制作。论文实验方面的概况如下：首先，以硝酸铟和硝酸银为前驱物，通过溶剂热法结合高温煅烧的手段合成不同比例Ag掺杂海胆状In2O3空心微球，并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析方法对制备样品进行了详细和全面的表征。将基于不同比例Ag掺杂的海胆状In2O3分别制作传感器并进行气敏特性测试。实验结果表明，当Ag掺杂含量为1.0mol%时，半导体材料对目标气体NO2表现出良好的气敏特性。基于1.0mol%Ag掺杂的半导体材料制作出的气体传感器对1ppm的NO2气体，在62°C的最佳工作温度下的响应值

7、达到了190，较未掺杂Ag的In2O3材料的响应值提升了23倍。并且，基于1.0mol%Ag掺杂的半导体材料制作的传感器对50ppb的NO2有明显的响应，响应值达到3.5。其次，研究了以氯化铟以及硝酸铁为前驱物，通过简单水热以及高温煅烧获得Fe掺杂的In2O3半导体材料，通过SEM及TEM表征可以证明此种材料是由纳米片组成的具有Fe掺杂的花状In2O3分等级微球。对制作的传感器进行的气I敏性能测试表明，基于0.5mol%Fe掺杂材料制作的气体传感器对500ppb的NO2气体在50°C的最佳工作温度下的响应值，与未掺杂的半导体

8、材料所制作的器件相比提升了3倍，并且可检测低至20ppb的NO2气体，对应的响应值为2.2。与其它种类的传感器相比，该传感器具有较低的最佳工作温度，且其响应值远远高于其它相同浓度的测试气体，说明所制作的传感器具有良好的选择性。关键词：空气污染，氧化铟，分等级结构，NO2气体传感器IIAbs