磁控溅射法制备WO3薄膜及其氢敏特性研究

采用直流反应磁控溅射法，在未抛光的Al2O3基片上制备WO3薄膜，在干燥空气中经过热处理；利用SEM观察薄膜表面形貌；通过XRD测量，对薄膜的晶体结构进行分析；薄膜氢敏特性测试采用静态配气法。经过400℃热处理，当工作温度在270℃时，对体积分数为3×10^-4%H2的灵敏度达到了77，稳定性较高、选择性好、响应时间在15s以内。WO3薄膜是一种较理想的氢敏材料，在氢敏传感器的设计中必定会得到足够的重视和广泛应用。     

退火温度对WO_3薄膜结构及气敏性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了WO3薄膜,并在350~550℃时对薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构及气敏性能的影响。结果表明:退火前及350℃退火后的薄膜为非晶态,450℃和550℃退火后的薄膜为WO3–x型晶态;随退火温度的提高,薄膜厚度增加,晶粒度增大。550℃退火后薄膜的厚度,较450℃退火后薄膜厚30nm,晶粒度相差8nm;450℃和550℃退火后的薄膜,在150℃时对体积分数为0.05%的NO2的灵敏度接近于22。     

掺铂WO3-SiO2复合薄膜结构表征和气致变色性能研究

采用溶胶－凝胶法制备WO3－SiO2复合薄膜,对不同温度热处理的复合薄膜及单一组分薄膜的结构和气致变色性能进行了对比分析。XRD分析结果表明,复合薄膜的晶化温度提高、晶化程度降低,存在一定的晶格畸变;IR分析结果表明,在热处理过程中复合薄膜氧化钨分子间不易缩合,分子结构对称性低、变形多。性能测试结果表明,在复合薄膜中,WO3与SiO2之间的相界等结构缺陷为氢气提供扩散通道,使复合薄膜在热处理后气致变色性能优于单一组分薄膜。     

双层结构TiO2-WO3气敏薄膜特性的研究

用直流反应磁控溅射法制备了TiO2-WO3双层结构的气敏薄膜,进行了薄膜微结构和化学成分分析,研究了TiO2表面层对WO3气敏特性的影响。实验证明:当TiO2膜厚为30 nm时,WO3薄膜对NO2敏感特性得到改善,TiO2-WO3结构的薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为(1~3)×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性。最适宜的工作温度为120℃,在一些气体(如CO、H2S、C2H5OH、H2)中对NO2的选择性也大大提高。     

热蒸镀法与溶胶-凝胶法制备的WO3薄膜

采用真空热蒸发沉积技术在衬底上沉积了WO3薄膜；以金属W粉为无机原料，溶胶—凝胶技术结合浸渍镀膜方法制备出WO3薄膜，借助SEM、可见光分光光度计、椭偏仪等仪器测量了薄膜的特性。实验表明：热处理使两种方法制得的薄膜致密，折射率增大，WO3颗粒增大；在热处理条件相同的情况下，溶胶—凝胶法制备的WO3薄膜折射率比热蒸镀法制备的WO3薄膜折射率小。     

Pt—WO3薄膜气敏传感器的气敏性能研究

用直流反应磁控溅射法制备了Pt-WO3气敏薄膜,进行了薄膜晶体结构和表面形貌的分析,研究了添加Pt对WO3电学和气敏特性的影响。实验证明:当Pt膜厚为4 nm时,WO3薄膜对气体的敏感特性得到改善,对φ(NO2)=5×10-6和φ(NH3)=10×10-6的工作温度均降低了50℃,灵敏度分别达到11.5和900,是纯WO3薄膜的2~3倍,且响应时间缩短。     

Pt-W03薄膜气敏传感器的气敏性能研究

用直流反应磁控溅射法制备了Pt-WO3气敏薄膜,进行了薄膜晶体结构和表面形貌的分析,研究了添加Pt对WO3电学和气敏特性的影响.实验证明:当Pt膜厚为4 nm时,WO3薄膜对气体的敏感特性得到改善,对(∮)(NO2)=5和(∮)(NH3)=10×10-6的工作温度均降低了50℃,灵敏度分别达到11.5和900,是纯WO3薄膜的2～3倍,且响应时间缩短.     

聚苯胺/三氧化钨复合薄膜的制备与性质

采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO)玻璃上制备三氧化钨(WO3)薄膜,将其在300℃下焙烧2h,再通过电沉积法在表面生长聚苯胺(PANI)薄膜.采用电化学方法、光谱分析法及扫描电镜等测试手段对WO3薄膜、PANI薄膜及PANI/WO3复合膜进行表征,发现复合膜着色态与褪色态透过率差异显著,变色效率(CE)达到57.94 cm2/C,比PANI和WO3薄膜的CE值28.94和10.55 cm2/C分别提高了50％和82％.扫描电镜结果表明,PANI薄膜表面结构疏松,有无序的微孔;而复合膜的结构规整、微孔排列相对有序且表面形貌均匀.     

掺SiO2的WO3纳米粉体的合成及其NO2气敏特性

采用sol-gel法制备了一系列掺有SiO2的WO3纳米粉体,通过X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,测试了材料的气敏性能,探讨了煅烧温度、掺杂量、工作温度等对材料气敏性能的影响。研究发现:适量SiO2的掺杂有利于提高WO3对NO2气体的灵敏度,其中SiO2掺杂量为3%(质量分数)的气敏元件,在150℃工作温度下,灵敏度达713,响应–恢复时间分别为7s与26s。对WO3的NO2气敏机理也进行了探讨。     

新型NO2薄膜气敏元件的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化钨/多壁碳纳米管(WO3/MWCNTs)薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏元件.采用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性.研究结果表明,MWCNTs已经掺杂进WO3材料,合成的WO3/MWCNTs气敏元件表现出对NO2气体有较高的灵敏度和较好的响应-恢复特性,并解释了该元件的工作机理.     

溶胶-凝胶法制备氧化钨薄膜的研究

本文以钨酸盐为原料利用溶胶凝胶法,在陶瓷衬底制备WO3敏感薄膜,于500℃退火。接着对制备好的薄膜进行X射线衍射与电子显微测试,观察到薄膜表面呈较规则的纳米多孔结构。接着对NO2、H2、乙醇等气体进行敏感测试,测试证明薄膜对H2、乙醇敏感性较差,对NO2敏感性良好。     

液相生长热氧化法制备SnO2气体敏感薄膜

在不同的热氧化温度下,用液相生长热氧化法(RGTO)制备了SnO2薄膜。探讨了热氧化温度对SnO2薄膜结构和成分的影响,并进一步研究了不同热氧化温度下制备的SnO2薄膜的气敏性能。测试结果表明:260℃工作温度下,600℃热氧化制备的SnO2薄膜气敏元件,对氢气的灵敏度最佳。在100～1 000 mg.kg–1的氢气浓度范围内,灵敏度由47递增至70。     

sol-gel法制备WO_3电致变色薄膜的工艺研究

采用sol-gel法制备了WO3电致变色薄膜,通过工艺参数的优化,对WO3薄膜的电致变色性能、表面结构和物相进行比较研究。结果表明:陈化3d的前驱体溶液,以5cm/min的提拉速度在ITO导电玻璃基体上镀膜,经250℃保温60min热处理的薄膜在着色态、褪色态下的透射率之差达到50%以上,电致变色可逆性能较好。     

电化学乙醇气体敏感元件及其敏感特性研究

在WO3粉体材料中加入一定质量比的添加剂(Pt、Pd、PtO2、PdCl2、SnO2、SiO2、Al2O3),恒温600℃烧结1h制成旁热式厚膜乙醇气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与元件灵敏度β的关系以及添加剂对元件的响应与恢复时间的影响。实验结果表明:乙醇的气体体积分数为10-3,WO3元件掺入质量分数为0.5%的PdCl2,在加热功率为600mW下元件的响应与恢复时间分别为9.0s和11.0s,与纯WO3元件相比元件的灵敏度提高了约8倍。     

SnO_2-Sb薄膜材料的制备及气敏性能

利用等离子体化学气相沉积法制备了ＳｎＯ２－Ｓｂ导电薄膜，测试了ＳｎＯ２－Ｓｂ的气敏效应。结果表明，该薄膜对ＮＯ２气体有较好的气敏特性。当测试温度升高，其气敏响应时间相差无几，但恢复时间变短，同时气敏灵敏度相对提高，当温度达到２００℃以上时，灵敏度基本恒定。同时还可看出，不同阻值的薄膜其气敏灵敏度相差不大。     

采用粉末溅射的薄膜型气敏元件与测试特性

利用粉末溅射,研究了 SnO2/CeO2微型平面薄膜。结果表明:薄膜最佳掺杂范围(5%~20%)、最佳灵敏度膜厚(150 nm)、响应时间与恢复时间随膜厚变化遵循次方定律;制备出稳定性好的气敏元件,灵敏度 S 为 20~80,对航空汽油气选择性 Sl为 8~20,响应时间τs<10 s,恢复时间τc<15 s。并对影响灵敏度测试的条件,例如测试电压、湿度影响、反应温变等进行了分析。     

Experimental study on optical fiber bundle hydrogen sensor based on palladium-silver optical thin film

In this paper, a 20 nm palladium-silver (Pd/Ag) ultrathin optical film is used for hydrogen gas sensing. The mole ratio of the two metals is controlled at Pd:Ag=3:1. In the direct current (DC) sputtering machine, the optical thin film is evaporated on the optical glass. Compared with pure palladium, the Pd/Ag alloy can increase the life and the stability of the sensing film. Optimum sputtering parameters for Pd/Ag alloy are presented in this paper, and the effects of different experimental conditions for hydrogen sensor are investigated, including the temperature effect, humidity effect and cross sensitivity of hydrogen sensor for different gases. The experiment results indicate that the hydrogen sensor based on Pd/Ag optical thin film exhibits good sensing characteristics. The existing of CO and water in hydrogen increases the response time and decreases the response amplitude of optical fiber bundle hydrogen sensor. The experiment results show that the increasing temperature can eliminate the effect and shorten hydrogen sensor response time effectively.     

催化剂对WO3基燃气敏感元件的影响

在WO3粉体材料中加入催化剂(Pt,PtO2,Pd或PdCl2),于600℃烧结1 h制成旁热式厚膜可燃性气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热功率与元件灵敏度(β)的关系以及催化剂对元件的响应–恢复时间的影响。结果表明:WO3基元件掺入质量分数为0.5%的催化剂,在加热功率为600 mW时,能提高元件的灵敏度2～10倍,元件的响应时间缩短63%～78%,恢复时间缩短84%～95%。。     

sol-gel纳米晶二氧化锡薄膜的制备及表征

以SnCl4为原料,采用sol-gel技术,应用间接成胶法,在玻璃片上制备了纳米晶SnO2薄膜及粉体,以其灵敏度、响应时间和工作温度作为评价气敏性能的标准,对制备工艺参数进行了优化,并用DSC-TG、XRD、AFM等手段对样品进行了表征。结果表明,水与乙醇体积比为3:1,草酸与四氯化锡摩尔比为0.3:1,在500℃下退火的薄膜表面平整,平均粒度在20nm左右,且相应的薄膜元件对丙酮蒸气具有良好的选择性和较高的灵敏度、较短的响应时间和较低的工作温度(≈190℃)。