金属氧化物半导体MEMS气体传感器研究进展

随着物联网的快速发展,各领域对气体监测的需求越来越大,基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的多样化设计、MOSs纳米结构的多样化以及机器学习算法的出现为MEMS的传感性能以及智能传感系统的构建提供了很大助力。本文从MEMS气体传感器的分类、制备和应用以及传感器阵列的构建等方面综述了金属氧化物半导体MEMS气体传感器的最新研究进展,并对MEMS基气体传感器的发展前景进行了总结和展望。

纤维素-金属氧化物在传感器中的应用研究进展

纤维素-金属氧化物作为一种复合材料同时具有有机半导体的柔性与无机半导体良好的电子传输能力。这种复合材料在传感器领域有着巨大的潜力与研究价值。本文综述了以ZnO、SnO_(2)和TiO_(2)为主的纤维素-金属氧化物复合材料在紫外、气体和生物等传感器研究中的应用,总结了纤维素-金属氧化物复合材料中纤维素的作用、金属氧化物的状态和形貌、纤维素与金属氧化物的连接方式、不同类型传感器的传感机理以及不同传感器的结构、性能和优缺点。希望通过对纤维素-金属氧化物在传感器中研究进展的总结与展望为相关研究以及行业发展提供一定的帮助。

微波法制备金属氧化物纳米材料气体传感器研究进展

微波法具有反应时间短、热量分布均匀、反应温度低、控制精确、抑制副反应、操作简单等优点。介绍了微波法的作用机理,综述了微波法在金属氧化物纳米材料气体传感器制备中的研究进展,总结了各种微波法的优点,并指出了微波法制备金属氧化物纳米材料气体传感器实现商业化生产面临的问题。

金属氧化物半导体气体传感器选择性改进研究进展

选择性较差一直是金属氧化物半导体(MOS)传感器难以攻破的主要技术瓶颈。本文基于单层结构和分层结构两种角度,对目前解决MOS传感器选择性问题的技术途径进行了综述。基于单层结构提出的技术途径,能够在一定程度上提升传感器的选择性,但在实际应用环境下的抗干扰能力等方面存在一定的未知性和局限性。基于分层结构提出的技术途径,在对气体的响应过程中产生的具有差异性的特征,可以为传感器对目标气体的准确识别提供可靠依据。但分层结构MOS传感器一致性较难控制、制备技术要求较高、使用寿命相对较短等问题仍需进一步改进和完善。

基于层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料的双酚A电化学传感器的构建及应用

采用层状镍/铁双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料(NiFe-LDH/CNT)构建了高灵敏度的双酚A(BPA)电化学传感器,探讨了BPA在该传感器上的电化学行为和氧化反应动力学参数。实验结果表明,该传感器在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中对BPA有较强的电催化作用,于0.505 V电位处出现灵敏的氧化峰。利用线性扫描伏安法检测BPA浓度线性范围为0.05~50.0μmol/L,检出限为9.8 nmol/L。该方法用于塑料和纺织品实际样品中BPA的定量检测,回收率在96.0%~105%之间。该传感器成本低、灵敏度高、抗干扰能力强,为检测BPA提供了一种简便有效的方法。

基于4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器总剂量辐射效应研究

对基于4晶体管像素结构互补金属氧化物半导体图像传感器的电离总剂量效应进行了研究,着重分析了器件的满阱容量和暗电流随总剂量退化的物理机理.实验的总剂量为200 krad(Si),测试点分别为30 krad(Si),100 krad(Si),150 krad(Si)和200 krad(Si),剂量率为50 rad(Si)/s.实验结果发现随着辐照总剂量的增加,器件的满阱容量下降并且暗电流显著增加.其中辐照使得传输门沟道掺杂分布发生改变是满阱容量下降的主要原因,而暗电流退化则主要来自于浅槽隔离界面缺陷产生电流和传输门-光电二极管交叠区产生电流.实验还表明样品器件的转换增益在辐照前后未发生明显变化,并且与3晶体管像素结构不同,4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器没有显著的总剂量辐照偏置效应.

基于金属氧化物敏感材料的一氧化碳传感器研究进展

由于具有高毒、无色、无味的特性,一氧化碳气体成为近年来工矿作业、日常生活中的“隐形杀手”。目前,市面上涌现出许多基于电学、电化学以及光学原理的一氧化碳传感装置。应用于一氧化碳传感平台的气敏材料十分丰富,其中金属氧化物敏感材料由于其良好的电学、光学以及传感特性应用广泛。传感器性能的改进主要依托于敏感材料的形貌修饰以及不同材料之间的掺杂与复合,以起到“1+1>2”的作用,使之具备更优异的灵敏度和选择性,更短的响应和恢复时间。本文综述了几种基于金属氧化物的一氧化碳传感器,对制备方法、改性技术和传感特性进行了概述,并提出一氧化碳传感器现在面临的挑战与未来的发展方向。

金属氧化物pH传感器的研究进展

围绕近年来金属氧化物pH传感器的相关研究,对其传感机理进行了概述,对不同类型金属氧化物pH传感器的研究进展进行了介绍,根据二氧化钌、二氧化铱、五氧化二钽等金属氧化物的特性,分析其作为pH敏感电极的优点和不足,重点分析了4种pH传感器(电位型、电导型、离子敏感场效应管型和外延栅极场效应管型)的制备工艺、工作原理、灵敏度和响应时间,并总结了针对不同应用最适宜的金属氧化物pH传感器类型。最后,对金属氧化物pH传感器面临的问题进行了概述,展望了其未来的发展方向。

金属氧化物和硫化物纳米复合材料在电化学葡萄糖传感器中的研究进展

金属氧化物和金属硫化物因其优异的催化活性、良好的生物相容性、较低的成本、简单的合成工艺、可控的形貌尺寸等优点,在催化领域,尤其是在电化学葡萄糖传感器方面引起了广泛关注。同时,多数金属氧化物和硫化物的掺杂适应性好,可以与贵金属/非贵金属纳米粒子结合以发挥多重组分的协同作用,设计高灵敏度、高选择性、低检测限的电化学葡萄糖传感器。此外,将金属氧化物/硫化物和碳材料(氧化石墨烯、碳纳米管等)或导电聚合物(聚吡咯、聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)等)相结合以构建杂化材料,已经成为一大研究热点。该文对过去几年中基于金属氧化物和硫化物的新型电化学葡萄糖传感器进行了综述,主要介绍其制备方法和传感特性,并指出了其不足之处以及对其未来的发展进行了展望。

《智能家电用金属氧化物MEMS气体传感器》团标解读

金属氧化物MEMS气体传感器是近几年兴起的一种新型传感器,具有尺寸小、功耗低和易于集成的特点,已经被广泛的应用到了日常生活之中。本文分析了金属氧化物MEMS气体传感器检测认证现状并对团体标准《智能家电用金属氧化物MEMS气体传感器》进行解读,为广大消费者和相关企业提供检测认证方面的指导。

金属氧化物基丙酮气体传感器研究进展

丙酮是一种具有毒性、易挥发性以及易燃性的有机化工原料,会对人们的身体健康造成危害。在特定环境中,丙酮的含量可以通过气体传感器进行快速检测。详细介绍了金属氧化物基丙酮气体传感器的工作机理,并对以ZnO、WO_(3)、Co_(3)O_(4)、SnO_(2)四种金属氧化物为基质的半导体型气体传感器在丙酮检测方面的研究进展进行了综述,重点总结了其微观形貌、金属掺杂及复合对传感器选择性和灵敏度的影响,并对现阶段研究中可能存在的问题以及未来可能的研究方向进行了简单概述。这将有助于提高金属氧化物基丙酮气体传感器的性能,为环境监测和工业安全领域提供更可靠、更高效的丙酮检测手段。

基于金属氧化物半导体的瓦斯气体传感器研究现状及进展

瓦斯是我国煤矿以及相关金属矿山安全事故发生的主要诱因。甲烷是瓦斯的主要成分,利用高性能气体传感器对甲烷进行及时的监测预警,可有效保障矿山井下作业的安全。金属氧化物半导体型传感器相比电化学式、气相色谱式、接触燃烧式、光学式等气体传感器,具有成本低、体积小、稳定性好和响应快等优点,因此应用前景广泛。介绍了几种常见的金属氧化物半导体甲烷气敏材料,分析其用于甲烷气体传感的基本原理和优势,总结得出提升金属氧化物半导体材料气敏性能的3个主要方向为形貌调控、贵金属掺杂和构建异质结。目前需要进一步围绕表面电阻控制、化学敏化和电子敏化等3种气敏提升机制进行优化制备。总体而言,金属氧化物半导体气敏材料的研究为开发高性能瓦斯传感器奠定了基础,并将有助于矿山的安全和可持续生产。

金属氧化物纳米材料制备及应用研究

金属纳米材料由于具有原料来源广泛、结构稳定、电导性高等优点而备受关注。文章介绍了金属氧化物纳米材料的概念、基本特性、制备方法及应用领域,提出了金属氧化物纳米材料存在的问题,并对其未来发展趋势进行了展望。

金属氧化物气敏传感器的研究现状及其发展趋势

综述了国内外金属氧化物气敏传感器的生产和应用概况,分析了国内外目前的生产技术水平与现状,展望了金属氧化物气敏传感器的发展前景。

金属氧化物气体传感器检测混合气体组分浓度的线性方法与原理

金属氧化物气体传感器的交叉敏感特性给混合气体各组分浓度的定量检测带来了困难。基于传感器的灵敏度与被测气体浓度呈对数线性关系,同一传感器对不同被测气体具有不同的灵敏度,不同传感器对同一气体具有不同的敏感特性,描述了采用多个传感器检测混合气体各组分浓度的线性原理与方法,并介绍了识别未知多组分混合气体中某一组分浓度的方法。分析结果表明,在传感器有效测试浓度范围内,有n种组分的混合气体各组分的浓度的对数等于n×n的指数矩阵乘以n×1的指前系数与传感器的输出的函数的对数矩阵。实验结果显示,对混合气体各组分浓度检测的相对误差小于7%。

金属氧化物气敏传感器

根据检测气体的种类、组成成分和工作原理对气体传感器进行了分类,并详细介绍了金属氧化物的气敏机理和纳米技术对材料气敏性能的影响;着重从物理方法和化学方法两个方面介绍金属氧化物纳米颗粒的合成;探讨了气体传感器的发展方向.

基于金属氧化物气体传感器的气味罗盘的实验分析研究

设计一种由TGS2620金属氧化物气体传感器构建的气味罗盘系统。研制了气味罗盘的信号采样系统及辅助电路。在点气源及平流环境下对该系统进行了360°静态气源定位实验,提取传感器阻值响应比为特征量,并论证了该特征量与罗盘偏转角度α的对应关系。实验表明气味罗盘对相差30°方向的气源据有较大的响应差,以响应比值为特征量进行分析能够排除同类型传感器个体差异对分析结果的影响。

金属氧化物微气体传感器制备技术的研究进展

阐述了金属氧化物微气体传感器制备技术的最新研究进展,介绍了气体传感器的气敏膜表面化学处理、气氛沉积、复合气敏膜、热氧化成膜技术、异形电极技术、显微铸造微传感器阵列技术和溶胶凝胶提拉成膜技术,分析了各自的特点,并提出了存在的问题和今后的发展方向。

一种基于自适应温度调制模式的金属氧化物气体传感器

通过分析温度对金属氧化物气体传感器性能影响的过程,提出一种自适应温度调制模式的传感器气敏性能研究方法,着重阐述自适应温度调制模式的工作原理,设计以气敏单元电阻值为反馈信号的传感器闭环控制加热电路,借助于电路模拟方法,获取在不同气体下传感器温度响应曲线。结果表明:在相同的计数长度k和不同气体组分下,温度响应曲线各不相同。以H2为例,传感器的温度范围为140～220℃,传感器温度变化周期为800 ms,其中上升时间长度为300ms,下降时间长度为500 ms,为定性分析气体种类和定量分析气体浓度提供了大量的传感器响应信息。

金属氧化物半导体电阻型气敏传感器作用机理

根据实验所得规律,知金属氧化物表面发生的气—固、气—气反应及其相关的电子过程是气敏作用机理的基础.添加剂、表面处理、温度控制等都能够影响这些反应过程,可用来改善传感器的灵敏度和选择性.