一維氧化鎢氧化釩異質結納米線陣列

進入21世紀，工業化水準快速發展，但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(如NO₂、NO、H₂S、CO、SO₂等等)。NOx類有毒氣體，能夠形成酸雨腐蝕建築物和皮膚，也能產生化學煙霧，吸入引發咳嗽，更甚者造成呼吸道疾病。因此製作高效且準確檢測和預防有毒有害氣體的感測器刻不容緩。

金屬氧化物半導體型氣敏傳感器具有低成本，高靈敏度，易於控制與操作的優點， 因而受到越來越廣泛的關注， 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。氧化鎢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。

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。一維納米線結構的氧化鎢因其巨大的比表面積吸引了眾多科研工作者的研究。研究證明，一維納米線結構的氧化鎢確實提高了檢測氣體的靈敏度，但依然需要通過氣敏材料改性來提高氣敏性能。 主要途徑有摻雜貴金屬Pt、Au、Pd或過渡金屬氧化物，另外可通過構造異質結構改性。異質結結構，相對於摻雜貴金屬，異質結結構的氧化鎢材料成本較低，更容易推米。有學者就研究出了一種一維氧化鎢氧化釩異質結納米線陣列，其製備過程包括以下步驟：

步驟1，利用對靶磁控濺射在基底上沉積鎢薄膜材料層，以金屬鎢作為靶材，以惰性氣體為濺射氣體，濺射工作氣壓為1—2.0Pa，濺射功率為80-110W，濺射時間為15-20min；

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35-50sccm，控制爐內生長壓力為140—160Pa，管式爐從室溫20—25 攝氏度升到600-700℃，升溫速率5℃/min，在600-700℃保溫1—2小時，然後降溫1 小時至300-400℃，最後自然冷卻到室溫20—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300-500℃且空氣氣氛環境下退火1-2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，以惰性氣體作為濺射氣體，惰性氣體流量為30-50sccm，濺射工作氣壓為2.0Pa，濺射功率為80-110W，濺射時間為2-5min；

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 300-500℃且空氣氣氛環境下退火1—2小時即可。

上述方法制的的氧化鎢-氧化釩異質結構具有很高的比表面積，能夠充分發揮異質結的優異性，在室溫下對5ppm級別的NO2氣體具有的回應靈敏度是單純氧化鎢納米線靈敏度的7-9倍，回應時間小於3s。

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