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随着生活水平的提高,人们对自身健康和周围生存环境的要求日益提高,尤其是对空气中污染气体浓度的实时检测也更为迫切。因此,能实现这一愿望的金属氧化物气敏传感器就受到了人们的强烈关注和重点研究。目前,研究者们关注较多的是气敏材料的可控合成,而对气敏材料制成传感器的过程中所遇到的科学和技术问题却研究的很少,所占比例不足5%。于是本文着重针对金属氧化物纳米结构在制备气敏传感器过程中的聚集、破坏以及活性下降等问题,发展材料-器件一体化制备的新技术,通过在传感器表面原位调控纳米敏感材料的微结构包括形态和缺陷来提高传感器的气敏性能。首先采用浸渍提拉法在管状传感器表面合成了直径为8nm的ZnO纳米棒,这些纳米棒平躺着,主要暴露面为{10-10}京面。接着在这些纳米棒组成的薄膜上采用溶液处理法成功得到了直径为100nm的纳米棒阵列,暴露面主要为(0001)晶面,更重要的是气敏性能获得了明显的提高：3倍的敏感度,少于10s的快速响应和低到1ppm的检测限。实验结果也揭示了暴露京面的影响要大于尺寸效应,ZnO(0001)京面的气敏性能优于{10-10}京面,同时暴露京面上的原子结构对提高ZnO纳米棒阵列传感器的吸附氧含量及其气敏性能具有重要的影响。上述工艺比较复杂耗时,为此采用可以大批量制备的四针状ZnO粉末作为气敏材料,通过改变热处理温度来调控四针状ZnO的形态和缺陷。随着热处理温度的增加,四针状ZnO的针逐渐变短变粗,最后演变成四面体形态,颗粒之间的接触状况也发生了变化,并建立了热处理温度与ZnO颗粒形态的对应关系,同时发现间隙锌的数量减小而氧空位增多。在烧结温度为450℃下的ZnO传感器表现出了对甲醛气体最高的响应值。这主要是因为该传感器具有最好的颗粒接触,较多的间隙锌缺陷和较大的比表面积。不过人工涂覆制造传感器这一工艺比较低效。为此采用丝网印刷技术在平板传感器上印刷四针状ZnO厚膜,再结合镧离子溶液滴注法和后续热处理,来调控四针状ZnO颗粒的表面缺陷。随着镧离子浓度的增加,缺陷Lazn所占比例增大,而氧空位所占比例减小,同时ZnO传感器的最佳工作温度一直降低至250℃。最佳工作温度的降低主要是由于掺杂缺陷Lazn增多的缘故。在这一工艺中,ZnO等金属氧化物的形态难以调控。于是改进工艺,将CNTs丝网印刷到平板传感器上,微滴注各金属氧化物的前驱体溶液于表面,采用热处理工艺将CNTs模板去除,就可以同时得到多种不同金属氧化物的多孔网状膜,从而在提高传感器敏感度的同时改善其选择性,并揭示了金属氧化物的微结构及组分对其气敏性能的重要作用。