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利用磁控溅射仪制作平面薄膜型H_2S硅微传感器

作　者: 赖云锋
导　师: 陈知前
学　校: 福州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 薄膜 H2S气敏元件 反应溅射 敏感机理 金属氧化物半导体
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 93次
引　用: 3次
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内容摘要


通过交流和直流反应溅射，我们以硅基片（表面上有白金加热电极）为基底制作H2S气敏元件。实验表明，纳米WO3和纳米SnO2对H2S都具有敏感。但是，在元件的灵敏度和响应／恢复时间上，SnO2元件比WO3元件优越。在一个相对较长的时期内，两种元件的稳定性都较差，其灵敏度随着环境温度和湿度的变化而变化。在后续的研究中，我们应该对环境温度和相对湿度的影响多加研究。提出了灵敏度随时间变化的方程。从元件的性能测试中可以看出，元件的特性和敏感材料的厚度、溅射功率、溅射时间以及溅射气压有关系。但是，在以上谈到的四个因素中，敏感材料的厚度对元件的特性起着决定性的作用，有一个相对理想的厚度范围200-400（?）。通过X射线衍射仪和透射电子显微镜进行材料的微观分析，WO3的平均粒径大小为17.51纳米，SnO2的平均粒径大小为8.56纳米。透射电镜相片表明了WO3和SnO2在形貌上的差别。在解释敏感机理的时候，我们引入了表面电导模型来解释并且搞清楚了SnO2元件有较好选择性的原因是加热电压的选择以及基片上的铂电极起了催化剂的作用。

全文目录


第一章 引言  6-8
第二章 薄膜技术和纳米材料  8-22
  2．1 真空的获得及测量  8-10
    2．1．1 真空的获得  8-9
      2．1．1．1 机械泵  9
      2．1．1．2 分子泵  9
    2．1．2 真空的测量  9-10
  2．2 成膜技术  10-15
    2．2．1 薄膜的制备技术  10-15
      2．2．1．1 热蒸发  10-11
      2．2．1．2 分子束外延  11
      2．2．1．3 液相外延生长  11
      2．2．1．4 固相外延生长  11
      2．2．1．5 朗缪尔-布洛吉特法  11
      2．2．1．6 化学气相沉积  11
      2．2．1．7 溶胶-凝胶法  11-12
      2．2．1．8 溅射  12-15
  2．3 薄膜的形成及其结构改进的途径  15-17
    2．3．1 薄膜的形成  15-17
    2．3．2 改善薄膜结构的途径  17
  2．4 溅射镀膜的特点  17-18
  2．5 溅射在薄膜技术中的应用  18
  2．6 纳米材料  18-19
  2．7 纳米材料的特性  19-20
  2．8 纳米材料的应用  20-22
第三章 气敏元件的参数定义和工艺流程  22-24
  3．1 气敏元件的几项重要参数  22-23
  3．2 硅平面薄膜型气体传感器的制作流程  23-24
第四章 气敏元件的制备及其性能的测试  24-36
  4．1 制备材料及设备  24-25
  4．2 实验测量结果  25-33
    4．2．1 加热电压对元件灵敏度的影响  25-26
    4．2．2 元件的稳定性及温、湿度对元件初值的影响  26-28
    4．2．3 灵敏度和选择性  28-30
    4．2．4 响应／恢复时间  30-33
  4．3 制备参数对元件性能的影响  33-36
    4．3．1 薄膜厚度对元件性能的影响  33-34
    4．3．2 溅射功率对薄膜厚度的影响  34
    4．3．3 溅射气压对薄膜厚度的影响  34
    4．3．4 溅射时间对薄膜厚度的影响  34-36
第五章 材料的微观分析  36-43
  5．1 XRD分析  36-41
  5．2 SEM和TEM分析  41-43
第六章 气敏元件对H_2S敏感机理的探讨  43-47
  6．1 气敏材料的电导变化机理  43-44
  6．2 气敏材料的工作机理  44-47
结论  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-52
个人简历  52

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器
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