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酞菁类声表面波气体传感器以及碳纳米管的掺杂研究

作　者: 汪幸
导　师: 徐超；李冬梅
学　校: 安徽大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 酞菁锌多壁碳纳米管二氧化氮声表面波传感器
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 41次
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内容摘要

从70年开始有关于声表面波(SAW)传感器的研究慢慢的发展起来了,SAW器件可以用来检测NO2, H2S, NH3, SO2,甲醛等多种气体,因为SAW器件是以数字信号的方式输出,这种优势是其他类型的传感器无法比拟的。不仅如此,声SAW器件还有体积较小、质量轻、抵抗环境干扰能力强、灵敏度高、线性检测范围大,检测准确度高等众多特点。酞菁类金属化合物环内的空穴结构能够很好的吸附气体,而且它的化学稳定性能也非常好。在酞菁分子吸附气体之后一般会引起SAW器件上敏感膜的电导率或者质量的变化,我们通过检测SAW器件两端输出换能器之间的频率差值的变化,就会检测出不同种类和不同浓度的气体。本文主要围绕着以酞菁锌(ZnPc)作为SAW器件的敏感材料,在室温下进行二氧化氮(N02)检测。该敏感膜是通过微量移液器滴涂到器件一条延迟线的敏感区。经过总结发现以ZnPc为敏感膜的SAW器件对lppm的NO2响应速度极快,灵敏度,重复性能都比较好。碳纳米管不仅具有良好的力学性能,导电性能,热传导性能,而且具有光学等其他方面的性能,较大的比表面积和丰富滴空隙结构也是它为什么如此吸人眼球的因为,它一直被科研工作者认为是一种理想的气体吸附的材料,可以用它来改善多种材料的敏感特性。通过反复试验,我们发现由于在ZnPc中掺杂了MWCNTs,结果ZnPc传感器的灵敏度有了很大的提高。通过掺杂前后的对比电子显微镜扫描(SEM)图,我们分析出了SAW器件敏感膜为什么能够检测NO2的原因。同时为了检测器件的选择性能和稳定性能,首先我们在常温下对SO2, H2S, NO2等三种气体在10ppm下进行对比检测,因为S02和H2S有可能成为实际应用中的杂质气体。其次在试验所持续的三个月的过程不断检测器件的稳定性能,结果发现我们通过滴涂的ZnPc/MWCNTs薄膜在常温下具有很好的选择性和稳定性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究课题背景  8-9
  1.2 SAW传感器研究现状和发展趋势  9-10
    1.2.1 SAW传感器研究现状  9-10
    1.2.2 SAW传感器发展趋势  10
  1.3 该篇论文研究的目的  10-11
  1.4 文章结构安排如下  11-12
第二章声表面波传感器的基本原理和器件的设计  12-26
  2.1 声表面波传感器的基本原理  18-22
  2.2 SAW器件的设计  22-25
    2.2.1 SAW传感器器件基底材料的选择  23
    2.2.2 叉指换能器的设计  23-25
  2.3 本章总结  25-26
第三章 SAW传感器器件的加工工艺的研究  26-29
第四章 SAW传感器敏感薄膜的研究  29-42
  4.1 敏感膜材料的研究和成膜方法  29-32
    4.1.1 敏感薄膜材料的研究  29-30
    4.1.2 成膜方法  30-32
  4.2 半导体有机材料酞菁锌和掺杂材料碳纳米管  32-39
    4.2.1 ZnPc作为SAW器件敏感薄膜的研究  32-36
    4.2.2 碳纳米管/酞菁锌作为SAW器件的敏感薄膜的研究  36-39
  4.3 综合分析和讨论掺杂与否的ZnPc薄膜的测试结果  39-40
  4.4 ZnPc和ZnPc/MWCNTs薄膜的SAW传感器器件的选择性和稳定性  40-41
  4.5 本章总结  41-42
第五章工作总结与未来的展望  42-44
  5.1 工作总结  42
  5.2 未来研究展望  42-44
参考文献  44-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文情况  49

酞菁类声表面波气体传感器以及碳纳米管的掺杂研究

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