氣體傳感器在安全生產(chǎn)、食品加工、環(huán)境保護和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用。其中,基于半導(dǎo)體金屬氧化物的氣體傳感器因其靈敏度高、成本低、測量對象廣和便攜性好等優(yōu)點一直是該領(lǐng)域的熱點研究方向。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強,各項檢測指標(biāo)的提升對傳統(tǒng)的半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器提出了更新的挑戰(zhàn)。除了常見的指標(biāo)如響應(yīng)值、響應(yīng)恢復(fù)特性及選擇性之外,氣體傳感器的最佳工作溫度和長期穩(wěn)定性開始受到普遍的重視。因此,開發(fā)低溫甚至室溫下長期穩(wěn)定工作的氣體傳感器已經(jīng)成為新的科研方向。我們梳理發(fā)現(xiàn),提升半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器性能的方法主要包括改善材料的微觀形貌（多孔結(jié)構(gòu)、分等級結(jié)構(gòu)等）和材料的修飾改性（異價離子摻雜、不同金屬氧化物復(fù)合和貴金屬擔(dān)載等）。然而,這類方法通常注重敏感材料對待測氣體響應(yīng)值這一單一指標(biāo)的提升,忽視了這種提升有時甚至建立在傳感器工作溫度的升高上。在過高的溫度下,半導(dǎo)體金屬氧化物的晶粒會發(fā)生聚集,嚴(yán)重影響氣體傳感器的穩(wěn)定性。石墨烯具有良好的電學(xué)特性,石墨烯的引入往往能夠通過提升半導(dǎo)體金屬氧化物的電學(xué)性能,從而在很大程度上降低傳感器的工作溫度,這為我們設(shè)計低溫甚至室溫下工作的氣體傳感器提供了巨...

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【學(xué)位級別】：博士

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圖1.1半導(dǎo)體金屬氧化物基氣體傳感器的分類Fig.1.1TheclassificationofSMO-basedgassensors

SnO2的修飾提升了其響應(yīng)值。其后的1968年，NaoyoshiTaguchi博士所在的費加羅公司推出了第一支名為“TGS（TaguchiGasSensor）”的商用SMO氣體傳感器。該傳感器主要應(yīng)用于燃?xì)庑孤┑膱缶�裝置中，并因其優(yōu)異的性能暢銷海外。此后，在初....

圖1.2旁熱式氣體傳感器器件結(jié)構(gòu)

圖1.2旁熱式氣體傳感器器件結(jié)構(gòu)Fig.1.2Thedevicestructureoftheside-heatedgassensor1.2.3半導(dǎo)體金屬氧化物基氣體傳感器的主要參數(shù)（1）最佳工作溫度（Optimalworkingtemperature）....

圖1.3N型半導(dǎo)體金屬氧化物的負(fù)電荷吸附

圖1.3N型半導(dǎo)體金屬氧化物的負(fù)電荷吸附Fig.1.3ThenegativechargeadsorptionofN-typeSMOs我們以N型SMO材料為例，以最理想的單晶顆粒開始討論。對不同的目標(biāo)氣體分子，其分別具有不同大小的電子親和能（Elect....

圖1.4N型半導(dǎo)體金屬氧化物的（a）電子核-殼結(jié)構(gòu)圖，（b）與還原性氣體反應(yīng)的氣敏機理圖

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文結(jié)了前期敏感機理的研究成果，以N型和P型半導(dǎo)體敏感機理的差別為重出了理論模型。在空氣中，O2分子從氧化物表面抽取電子形成氧負(fù)離子，個晶粒中便形成了“電子核殼結(jié)構(gòu)”。對N型半導(dǎo)體而言，電子為其主要流子，如圖1.4（a）所示，當(dāng)表面電子被O2分子抽....

本文編號：4051140