Sn掺杂ZnO薄膜的室温气敏性能及其气敏机理

采用化学气相沉积方法在预制好电极的玻璃基底上制备出Sn掺杂ZnO薄膜和纯ZnO薄膜.两种样品典型的形貌为四足状ZnO晶须,其直径约为150—400 nm,呈疏松状结构.气敏测试结果显示Sn掺杂ZnO薄膜具有优良的室温气敏性,并对乙醇具有良好的气敏选择性,而纯ZnO薄膜在室温条件下对乙醇和丙酮均没有气敏响应.X射线衍射结果表明两种样品均为六方纤锌矿结构.Sn掺杂ZnO样品中没有出现Sn及其氧化物的衍射峰,其衍射结果与纯ZnO样品对比,衍射峰向小角度偏移.光致发光结果表明,Sn掺杂ZnO薄膜与纯ZnO薄膜均出现紫外发光峰和缺陷发光峰,但是Sn的掺杂使得ZnO的缺陷发光峰明显增强.将Sn掺杂ZnO样品在空气中退火后,其室温气敏性消失,说明Sn掺杂ZnO样品的室温气敏性可能与其缺陷含量高有关.采用自由电子散射模型解释了Sn掺杂ZnO薄膜的室温气敏机理.

ZnO纳米薄膜材料对乙醇室温气敏性的研究

采用化学气相沉积(CVD)法在玻璃基底上制备ZnO纳米薄膜.制备过程保持保温时间(10min)和温度(650℃)不变,分别采用随炉升降温和瞬间升降温、三通控制和气瓶直开的方式控制升降温速率和氧气流量,制备出不同的样品并进行室温乙醇气敏性测试.结果显示采用随炉升降温和三通控制气流方式制得的样品在室温下对乙醇具有最佳灵敏度——乙醇浓度为2500ppm时,灵敏度达到476%,同时相对于丙酮具有较好的选择性.X射线衍射图谱和扫描电子显微镜照片显示该样品为六方纤锌矿四足状纳米ZnO结构.