溶胶凝胶法二氧化锡薄膜气敏光学特性研究

作     者：邓健强 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯金垣

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：二氧化锡 薄膜 气敏 反射率光谱 溶胶凝胶法 

摘      要：SnO2作为一种新型功能材料,被广泛用于半导体、太阳能电池、气敏传感器、液晶显示器、催化剂以及光学技术等领域。以SnO2为气敏材料制备的气体传感器,可用于工业、国防、民用、运输等领域检测易燃易爆还原性气体,市场需求庞大。纯净SnO2的气体灵敏度较低,在一定程度上影响了气体传感器的检测精度。很多研究已发现,掺杂贵金属或其他物质,可以抑制SnO2晶粒的长大,改善材料的半导体性能,提高其气体灵敏度。 根据以往对磁控溅射法制作掺杂SnO2薄膜的研究,基于薄膜灵敏度不高和反应时间过长的问题,本文使用溶胶凝胶法制作铜掺杂SnO2薄膜和钛掺杂SnO2薄膜。本文的主要实验包括:1、对溶胶凝胶法制备掺杂SnO2薄膜的工艺进行了研究,通过实验对工艺条件进行摸索,如:掺杂元素、掺杂浓度、退火温度及退火时间等,制备不同的铜掺杂SnO2薄膜和钛掺杂SnO2薄膜。2、对掺杂SnO2薄膜进行XRD和厚度的测试。3、在常温下,研究不同掺杂SnO2薄膜对乙醇及其他气体的气敏光学特性,测试薄膜在气敏前后的反射率光谱。4、研究气敏薄膜在常温、加温和紫外光照射条件下的返回特性。 本文实验结果表明使用溶胶凝胶法制作的掺杂SnO2薄膜在常温下有气敏性能,由于均匀度比磁控溅射法高,薄膜灵敏度得到明显提高并且对不同气体有选择性。钛元素具有光催化作用,钛掺杂SnO2薄膜气敏反应时间明显缩短,在常温下能部分返回。100℃加温和紫外光照射下掺杂SnO2薄膜都具有返回能力。可望通过制备其他掺杂SnO2薄膜,使得薄膜能在比较宽的波长范围有更高的灵敏度,达到在常温下通过光学检测方法对气体检测的目的,进一步开发新一代气体传感器。