有序多孔硅与氧化钨薄膜的应用

从工业革命开始,人类社会在取得巨大进展的同时也付出了环境污染和生态恶化的巨大代价,从光化学烟雾到酸雨,空气污染越来越严重,NO2在其中起着十分重要的影响.NO2除火山喷发等自然来源外,主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气.此外,工业生产过程也可产生一些NO2.据估计,全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约为53Mt.主要危害大气、水源土壤等,可对人类的呼吸系统和眼睛造成直接伤害.我国的室内空气质量标准中关于NO2浓度的规定上限大约为0.12ppm.随着人们对生活质量的要求逐渐提高,对NO2气体的检测近年来成为一个重要课题,进而气敏传感器的研究取得了快速发展,其中金属氧化物半导体材料异军突起,SnO2,ZnO,WO3等都被进行过广泛研究.但已有的研究表明这些材料的突出问题在于工作温度较高、选择性和灵敏度不甚理想等,不利于集成化和低功耗的发展趋势,因此人们采用包括材料掺杂复合、低维化、采用不同制备方法、研究低温甚至常温气敏材料等方式来降低传感器的工作温度.

多孔硅由于其独特的光学特性、常温气敏特性以及在生物医学领域的应用,20世纪90年代以来受到越来越多的重视。多孔硅因其极大的比表面积而具有很高的表面活性,能吸附外界环境中大量的气体分子改变其电学特性或光学特性而表现出气敏性能。在以多孔硅作为气敏材料的应用中,一般采用光激励、掺杂或与其他材料复合的方法达到提高灵敏度或选择性的目的.氧化钨作为一种常见的n型金属氧化物半导体材料,也具有较好的电致变色特性和优异的气敏特性。在n型有序多孔硅表面磁控溅射一层氧化钨薄膜,利用多孔硅的室温气敏性能和氧化钨对NO2较好的灵敏度优势进行复合结构气敏性能的研究。有序多孔硅的孔径介于介孔硅和大孔硅之间。足够大的孔径和较高的孔隙率既有利于与氧化钨薄膜形成良好的复合界面,又能保证对气体的高灵敏度。

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