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Cr_2O_3和CuO纳米结构合成及气敏特性研究

作 者: 李盛
导 师: 周少敏
学 校: 河南大学
专 业: 材料物理与化学
关键词: Cr2O3纳米空心球 CuO纳米棒阵列 表面光电压 气敏特性
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 56次
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内容摘要


作为很重要的P型半导体材料,Cr2O3和CuO都有着各自独特的物理和化学性质。其中最值得关注的是它们对大多数还原性气体,如乙醇,氨气,一氧化碳等有敏感性。由于目前气敏测试的主要方法为电阻式测量,而这种方法存在室温灵敏度较低和需外接闭合电路才能测量,而这对于实际应用来说,是一个致命的缺点。相比之下,表面光电压技术则不存在上述问题,目前是研究半导体表面电子转移过程强有力的工具之一,且对表面气体吸附的灵敏度很高。本论文在合成和结构表征Cr2O3和CuO纳米结构的基础上,利用表面光电压技术研究其气敏特性。第二章中,首先利用水热法合成了Cr2O3纳米空心球并利用表面光电压技术研究了样品在酒精气氛下的气敏特性。表面光电压实验发现与传统的块体材料相比,具有纳米空心球结构的Cr2O3在酒精气氛下其气敏特性提高显著。XPS表征证实Cr2O3纳米空心球存在大量表面态,这些表面态能吸附较多的氧(Oads-),一方面能够和乙醇分子反应释放较多的电子,另一方面对光生电子—空穴对的分离能力增强,使其对乙醇气体的灵敏度提高。结果表明,基于检测光诱导表面电势变化的表面光电压(SPV)技术可以实现在室温下对气敏特性的高灵敏度检测。论文第三章中利用溶剂热法通过控制反应温度制备出了CuO纳米棒阵列,纳米花状和片状一系列结构。并利用光电压技术表征了CuO纳米棒阵列对乙醇的气敏性质发现较之体相材料其光电压值有了明显提高。同时通过能带理论简单解释了实验现象,这从一定程度上验证了第二章的结果。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-19
  §1.1 气敏传感器研究概况  7
  §1.2 纳米气敏传感器研究现状  7-9
  §1.3 Cr_2O_3和CuO气敏传感器研究现状  9-12
  §1.4 表面光电压技术  12-15
    §1.4.1 表面光电压技术的发展  12-13
    §1.4.2 表面光电压谱仪的构造  13-14
    §1.4.3 表面光电压技术应用于气敏测量的研究  14-15
  §1.5 本论文的研究思路及主要内容  15-17
  参考文献  17-19
第二章 利用表面光电压技术研究Cr_2O_3纳米空心球的气敏特性  19-29
  §2.1 概述  19-20
  §2.2 实验  20-21
    §2.2.1 试剂与仪器  20
    §2.2.2 Cr_2O_3纳米空心球的制备  20-21
  §2.3 结果与讨论  21-26
    §2.3.1 SEM  21
    §2.3.2 XRD  21-22
    §2.3.3 TEM  22-23
    §2.3.4 XPS  23-24
    §2.3.5 Cr_2O_3纳米空心球的气敏特性分析  24-26
  §2.4 本章小结  26-27
  参考文献  27-29
第三章 CuO纳米棒阵列制备和表面光电压技术研究气敏特性  29-39
  §3.1 概述  29-30
  §3.2 实验  30
    §3.2.1 试剂与仪器  30
    §3.2.2 实验步骤  30
  §3.3 结果与讨论  30-36
    §3.3.1 SEM  30-33
    §3.3.2 XRD  33
    §3.3.3 TEM  33-34
    §3.3.4 CuO纳米棒阵列的气敏特性分析  34-36
  §3.4 本章小结  36-38
  参考文献  38-39
第四章 结论和展望  39-43
  §4.1 主要结论  39
  §4.2 存在的问题  39
  §4.3 展望  39-43
硕士期间发表和已完成的工作  43-44
致谢  44

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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