【摘 要】
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二氧化氮（NO2）是一种存在于大气中的典型污染物,不仅可导致光化学烟雾与酸雨危害环境,而且更是导致PM2.5大气污染物形成的元凶之一,对人类健康产生显著威胁。因此研发可以快速
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二氧化氮（NO2）是一种存在于大气中的典型污染物,不仅可导致光化学烟雾与酸雨危害环境,而且更是导致PM2.5大气污染物形成的元凶之一,对人类健康产生显著威胁。因此研发可以快速、可靠地检测NO2气体的气敏传感器,对于人类健康与环境保护具有至关重要的现实意义。n型宽禁带半导体三氧化钨（WO3）是一种高性能的气体敏感材料,在检测NO2气体方面已表现出巨大的应用潜力。本论文研究了一种新型的三氧化钨三维纳米多级结构的原位诱导制备工艺,并对器件的NO2气体敏感性能进行了评价与分析。采用水热合成法,通过传感器基底表面诱导层诱导生长作用,实现了基于三氧化钨纳米结构的气敏传感器的原位一步制备。通过调控诱导层的诱导生长作用,可以获得一维纳米线结构或三维纳米多级结构。基于纳米片状诱导层,水热过程中以纳米片作为生长中心,通过垂直纳米线阵列在其两侧的同步双向组装,获得了一种新颖的三维纳米多级结构;而基于球状的诱导颗粒层,水热反应后获得了非规则排列的纳米线结构。分别研究了基于两种不同形貌的三氧化钨纳米结构的气敏传感器的气敏性能,通过对从室温（20℃）到250℃范围内传感器在0.015-5ppm的NO2气体浓度下的电阻变化率的测试,尤其对其响应速率的分析发现,两种传感器均表现出良好的NO2气敏性能。基于三氧化钨纳米多级结构的气敏传感器在室温下表现为p型半导体的工作特性,随工作温度的升高,发生从p型到n型的特性转换。室温下,该多级结构气体传感器对NO2表现出高的灵敏度,好的选择性,和超快的响应特性,该突出的气敏性能可归因于其独特的微观结构。基于三氧化钨纳米多级结构的气敏传感器在室温下可对ppb级NO2实现快速响应,响应时间不超过5s,这对高灵敏度、低功耗的传感器研究具有重要意义。
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