三氧化二铝衬底表面杂质对二氧化钛厚膜氧敏特性的影响

以三氧化二铝(Al2O3)为衬底,二氧化钛(TiO2)为厚膜氧敏材料,研究衬底表面杂质对厚膜高温氧敏特性的影响。用X射线光电子能谱监测常用Al2O3基体在制备及表面抛光过程中引入的钙(Ca)、硅(Si)、钠(Na)、氮(N)等杂质及含量。X射线衍射分析表明:衬底杂质使厚膜主体物相仍保持金红石结构,但随着Si离子摩尔分数(下同)的提高,厚膜的金红石结构中出现低度的Si,Ti有序化。扫描电子显微镜分析表明:Ca,Na离子含量较高的样品,晶粒表层包覆使厚膜粒度呈现增大的迹象。伏安法的厚膜氧敏特性测试表明:衬底表面存留的Ca离子含量越高,引入深能级空穴浓度越高,高温(600℃以上)氧气响应特性变差。缺位分析认为,衬底表面存留Ca,Si,Na离子产生的Ti金属缺位是影响敏感膜高温富氧响应特性和响应时间的主要因素。