氧化鎢/氧化釩異質結納米氣敏材料

隨著工業化水準快速發展，人類賴以生存的自然環境與生態卻遭到嚴重破壞，空氣中存在著大量有毒有害氣體無時無刻就在影響著我們，近些年，空氣淨化器成為了搶手的市場增長。高性能的空氣淨化器需要擁有自動檢測功能，高效且準確檢測和預防有毒有害氣體的感測器必不可少。 要獲得高性能的納米感測器，首先就要製備出可以提供這些高性能可能性的納米材料。

WO₃是一種金屬氧化物半導體，是一種表面電導(電阻)控制型氣敏材料。WO₃晶體表面的原子性質活躍，容易吸附氣體分子，而當氣體分子吸附在 晶體表面時，會使其內部載流子濃度發生相應的變化，表現為感測器的電阻變化。鑒於氧化鎢的活躍原子位於晶體表面因此極大的擴大晶體表面與氣體的接觸面積，能夠有效的改善氣敏性能，可用於室內環境檢測儀，空氣淨化器元件，危險氣體報警裝置等。

經過近幾年的研究，科學家發現一維納米線結構的氧化鎢能大幅提高檢測氣體的靈敏度，但這依然不能達到市場化與集成化應用的要求。為了得到高選擇性、高靈敏度、低工作溫度，高穩定性的氣敏感測器，目前主要通過氣敏材料改性來提高氣敏性能。

在納米氣敏材料改性方面，主要途徑有摻雜貴金屬Pt、Au、Pd或過渡金屬氧化物，但勿需多言，成本太高難以普及，於是通過構造異質結構改性成為更容易的作法。異質結結構目前主要應用於半導體雷射器，發光器件，太陽電 池等科學領域。將異質結應用於氣敏領域形成異質結材料是改善氣敏性能另一個極具潛力的方向。

有學者提供一種氧化鎢/氧化釩異質結納米線陣列及其製備方法，通過氣相方法製備出形貌良好的氧化鎢/氧化釩異質結納米線陣列結構材料，其通過下述技術方案予以實現：

一種氧化鎢/氧化釩異質結納米線陣列及其製備方法，按照下述步驟進行製備：

步驟1，利用對靶磁控濺射在基底單面拋光矽片上沉積鎢薄膜材料層，以金屬鎢作為靶材，以氬氣為濺射氣體，濺射工作氣壓為2.0Pa，濺射功率為80W，濺射時間為20min；

步驟2，在真空高溫管式爐設備對步驟1製備的鎢薄膜進行結晶生長氧化鎢納米線，環境氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量 分別為0.1sccm和35sccm，控制爐內生長壓力為140Pa，管式爐從室溫25攝氏度升到 700℃，升溫速率5℃/min，在700℃保溫1小時，然後降溫1小時至400℃，最後自然冷 卻到室溫25攝氏度；

步驟3，氧化鎢納米線的退火處理，將步驟2製備的氧化鎢納米線在500℃且空氣氣氛環境下退火1小時，以進一步穩定晶向；

步驟4，利用對靶磁控濺射經過步驟3製備處理的基底的氧化鎢納米線層上沉積釩膜，以金屬釩作為靶材，以氬氣作為濺射氣體，惰性氣體流量為50sccm，濺射工作氣壓為2.0Pa，濺射功率為110W，濺射時間為5min；

步驟5，進行釩的退火熱處理，將經過步驟4處理得到的沉積金屬釩膜的基底在500℃ 且空氣氣氛環境下退火1小時即可。

對氧化鎢/氧化釩異質結納米線陣列進行檢測，氧化鎢/氧化釩異質結納米線長度為300—800nm，氧化鎢納米線的直徑為10-20nm，氧化鎢納米線的週邊均勻地包裹氧化釩，形成了同軸核殼異質結構，這種結構是最優異的異質結構形式，對比混合分散型與疊層型結構，同軸核殼異質結具有最大的有效異質結面積，對發揮異質結優異性具有重要作用，將這一材料應用於降低氣敏感測器 的工作溫度、提高感測器的靈敏度與回應速度方面有很大的研究空間。

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