有序多孔矽與氧化鎢薄膜的應用

從工業革命開始,人類社會在取得巨大進展的同時也付出了環境污染和生態惡化的巨大代價,從光化學煙霧到酸雨,空氣污染越來越嚴重,NO2在其中起著十分重要的影響.NO2除火山噴發等自然來源外,主要來自於燃料的燃燒、城市汽車尾氣.此外,工業生產過程也可產生一些NO2.據估計,全世界人為污染每年排出的氮氧化物大約為53Mt.主要危害大氣、水源土壤等,可對人類的呼吸系統和眼睛造成直接傷害.我國的室內空氣品質標準中關於NO2濃度的規定上限大約為0.12ppm.隨著人們對生活品質的要求逐漸提高,對NO2氣體的檢測近年來成為一個重要課題,進而氣敏感測器的研究取得了快速發展,其中金屬氧化物半導體材料異軍突起,SnO2,ZnO,WO3等都被進行過廣泛研究.但已有的研究表明這些材料的突出問題在於工作溫度較高、選擇性和靈敏度不甚理想等,不利於集成化和低功耗的發展趨勢,因此人們採用包括材料摻雜複合、低維化、採用不同製備方法、研究低溫甚至常溫氣敏材料等方式來降低感測器的工作溫度.

多孔矽由於其獨特的光學特性、常溫氣敏特性以及在生物醫學領域的應用,20世紀90年代以來受到越來越多的重視。多孔矽因其極大的比表面積而具有很高的表面活性,能吸附外界環境中大量的氣體分子改變其電學特性或光學特性而表現出氣敏性能。在以多孔矽作為氣敏材料的應用中,一般採用光激勵、摻雜或與其他材料複合的方法達到提高靈敏度或選擇性的目的.氧化鎢作為一種常見的n型金屬氧化物半導體材料,也具有較好的電致變色特性和優異的氣敏特性。在n型有序多孔矽表面磁控濺射一層氧化鎢薄膜,利用多孔矽的室溫氣敏性能和氧化鎢對NO2較好的靈敏度優勢進行複合結構氣敏性能的研究。有序多孔矽的孔徑介於介孔矽和大孔矽之間。足夠大的孔徑和較高的孔隙率既有利於與氧化鎢薄膜形成良好的複合介面,又能保證對氣體的高靈敏度。

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