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室温薄膜型微型氢气传感器研究

作　者: 张芹
导　师: 甘志银
学　校: 华中科技大学
专　业: 精微制造工程
关键词: 氢气传感器氢敏材料氢敏特性毒化稳定性
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

氢气在工业中被大量的生产和应用,无论从安全性角度,还是从经济性角度考虑,可靠和有效的监测和检测氢气在这些领域中有巨大的应用价值。研制性能良好且结构简单的氢气传感器一直是重要的课题。本文采用新型半导体氢敏材料(La2O3-Ni合金),制成纳米薄膜。利用La2O3的强催化性能以及La2O3-Ni纳米薄膜大的比表面积,制作的半导体氢气传感器在室温下即可对氢气做出响应。用真空蒸发的方法在硅基上淀积了中间敏感材料层,热处理后得到最终敏感材料层。氧化镧和金属镍的混合氧化层为n型半导体材料。对敏感层的表面用原子力显微镜和X射线光电子能谱分析了微观形貌和表层成分。在室温和未进行干燥处理情况下,对敏感层进行了氢气和一氧化碳的敏感性试验,表明敏感层对氢气具有良好的响应,但易被一氧化碳毒化。基于以氧化镧与镍的合金作为氢敏材料,对金属氧化物敏感薄膜制作技术和氢敏技术来说,是一种新的尝试,值得深入探讨。这种室温薄膜型微型氢气传感器的优点为:1、工作时,氢气传感器无需加热(1)安全性好(2)功耗低(3)寿命长(4)电路简单2、对氢气的响应稳定3、重复性好当然,这种新的氧化物半导体氢敏感材料还有很多缺点,在稳定性和选择性方面应该进行更多的研究,以提高这种材料的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  引言  8-9
  1.1 氢气传感器的传感方式选择  9-10
  1.2 金属氧化物半导体氢气传感器  10-12
  1.3 金属氧化物气敏材料研究的国内外现状  12-13
  1.4 研究重点与技术方案  13-15
2 敏感材料的选择  15-24
  2.1 敏感材料的特性  15-18
  2.2 以降低工作温度为目的所寻找的新的氢敏材料  18-21
  2.3 氧化镧对H2 的敏感机理  21-24
3 传感器芯片的设计与制作  24-35
  3.1 敏感膜的设计与制作工艺  24-25
  3.2 传感器芯片的设计与制作工艺  25-27
  3.3 敏感薄膜与传感器芯片的制作  27-35
4 传感器芯片性能分析  35-44
  4.1 测试装置与测试步骤  35-37
  4.2 对氢气的敏感特性  37-38
  4.3 CO 对敏感层的毒化  38-39
  4.4 敏感材料的稳定性  39-41
  4.5 CO 对敏感层的毒化机理研究  41-42
  4.6 敏感层阻值不稳定的原因  42-44
5 总结与展望  44-47
  5.1 总结  44-45
  5.2 技术展望  45-47
致谢  47-48
参考文献  48-52
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  52

室温薄膜型微型氢气传感器研究

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