单根Sb掺杂ZnO微米线非平衡电桥式气敏传感器的制作与性能

通过使用化学气相沉积法,成功制备出超长、大尺寸的Sb掺杂ZnO微米线.基于非平衡电桥原理,利用单根Sb掺杂ZnO微米线作为非平衡电桥的一个桥臂,制作出了可以在室温环境下工作的气敏传感器原型器件.结果表明:室温下测得该传感器对20,50,100和200 ppm(1 ppm=10^-6)不同浓度的丙酮及乙醇气体的响应-恢复曲线均呈现为矩形形状,在空气及被测气体中均有稳定的电流值,并随着探测气体浓度的增大,器件的响应值也在逐渐增加.此外,还发现器件对丙酮气体具有更好的选择性,当丙酮气体浓度为200 ppm时,该传感器的响应时间为0.2 s,恢复时间为0.3 s,响应度高达243%.通过与普通电导式气敏传感器对比发现,采用这种非平衡电桥结构传感器可以明显地提高响应度,使响应和恢复时间更快.此外,还研究了器件的气体探测机理.

单根锑掺杂ZnO微米线热电发电机的制备及热电性能

采用化学气相沉积(CVD)方法,在无催化剂的条件下,生长出了锑掺杂的超长、大尺寸ZnO微米线。测试表明微米线的平均长度可达1~2.5 cm,微米线中锑元素的含量约为3.1%(n/n)。此外,将挑选出的单根锑掺杂ZnO微米线以银浆为电极制作成热电发电机,并研究了微米线长度和微米线直径对器件输出性能的影响。研究表明当器件两电极之间的温差为20 K且两电极间微米线的长度为1.6 cm时,器件能够输出的最大电压和最大输出功率分别约为36 m V和10.8 n W,微米线的赛贝克系数约为-1.80 m V·K-1。此外,热电器件的输出电压随着微米线长度的增加而增大,随微米线直径的增加而减小。

Sb掺杂ZnO纳米线的制备与光电性能研究

采用化学气相沉积法在蓝宝石(c-Al2O3)衬底上外延制备了不同含量的Sb掺杂氧化锌(ZnO)纳米线,并通过SEM,XRD,XPS,PL以及霍尔效应仪等测试手段对掺Sb后的ZnO纳米线进行了形貌、成分以及光电性能的表征。XPS测试结果表明,Sb原子成功的掺入到了ZnO纳米线晶格中。PL光谱分析显示,随着Sb掺杂含量的增加,纳米线的缺陷浓度增加,纳米线的结晶性变差。霍尔效应测试结果表明,在一定的掺杂含量范围(3%~4.5%)内,纳米线呈p型导电性。

热化学气相沉积法制备Sb掺杂ZnO纳米线的特性分析

本文以热化学气相沉积法在Si(100)基板上生长出Sb掺杂ZnO纳米线,分析了样品的结构及光电特性。SEM检测发现成长出宽约40~100 nm及长约数微米的纳米线结构;XRD分析表明纳米线为六方纤锌矿结构,其结晶度随Sb掺杂量增加而变差;TEM观测发现纳米线的生长方向为[0001]晶面,XPS分析表明Sb3+成功掺入ZnO晶体结构中;PL光谱得出掺Sb后纳米线的紫外光发光位置由382 nm红移至389 nm,536 nm处绿光发光强度减弱;电性测量表明微量Sb掺杂可提高ZnO纳米线的导电性能。