氧化锌纳米结构声表面波传感器的制备及气敏性能的研究

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纳米结构的敏感吸附膜是声表面波传感器的研究中的热点。氧化锌具有良好压电特性、紫外吸收以及荧光特性,在气敏检测与UV测试中都具有良好的应用;氧化锌纳米结构在当前众多氧化物纳米结构中,是极具研究价值的。本论文制备并研究纯ZnO纳米结构,主要依靠AFM、SEM、XRD以及光透过率对ZnO纳米结构进行表征;并制备ZnO纳米结构声表面波传感器用于检测气敏特性与UV特性。实验的主要工作包括:1.制备ZnO纳米薄膜,对ZnO纳米薄膜进行AFM、XRD、SEM以及光透过率表征;制备了该材料的声表面波传感器,利用传感器进行气敏检测和UV特性检测,在实验中该传感器检测到浓度为10 ppm的氨气以及探测到辐照仅为6μw/cm~2的波长为365 nm的紫外线。研究在溶胶凝胶法制备ZnO纳米薄膜时,溶胶的溶剂、乙酸锌浓度以及烧结时间对纳米薄膜的影响。发现了响应变化为正值的ZnO纳米薄膜声表面波传感器。2.利用聚酰亚胺胶带通过遮盖的方法,保护ST切石英声表面波器件的叉指换能器、反射栅以及敏感区域的一部分,制备仅覆盖敏感区域一部分的ZnO纳米棒阵列,对该阵列进行SEM、XRD以及透过率表征;制备该结构相应的声表面波传感器,进行UV紫外特性检测和气敏检测。制备无种子层的ZnO纳米棒阵列,对该结构进行SEM、XRD、透过率表征;制备该结构的声表面波传感器,进行气敏检测。两种传感器在气敏测试中都取得了十分理想的结果,对浓度为10 ppm的氨气相应都超过100 Hz,部分覆盖生长的纳米棒阵列传感器在紫外检测中探测到6μw/cm~2并取得了200 Hz的响应。3.制备ZnS纳米片结构,对该材料进行SEM、XRD表征;制备基于ZnS纳米片的声表面波传感器并测试其气敏特性,对氨气表现出良好的选择性,在氨气检测中检测浓度为1 ppm的氨气响应为170 Hz。
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