核壳型氧化钨氧化铜异质结纳米线

纳米材料在微观尺度里表现出了如表面效应、量子效应、小尺寸效应、量子隧道效应等一系列独特的性质。在这些性质的作用下，纳米材料尤其是一维纳米材料表现出了出众的比表面积，吸附脱附性能，这促成了一维纳材料的发展。

近些年来随着我国工业飞速发展，有毒有害气体排放对人们身体健康的威胁问题也越来越受到关注，因此对可靠性气体的检测要求越来越高，因此传感器的研发已势不可挡。纳米传感器正在飞快的发展以适应人们的需求。纳米传感器的核心是纳米材料，因此要获得高性能的纳米传感器，首先就要制备出可以提供这些高性能可能性的纳米材料。

随着研究的深入，人们发现三氧化钨气敏材料灵敏度高，制备简单，是检测NOx的高敏感材料。近十年来WO₃基气敏材料被认为是检测NO₂气体的极具发展前景的新型气敏材料之一。这其中，一维纳米线结构的氧化钨具有最大的比表面积，提高了检测气体的灵敏度，目前，市场主要通过气敏材料改性来提高气敏性能。可通过构造异质结构来改性。将异质结应用于气敏领域形成异质结气敏材料是改善气敏性能的另一个极具潜力的方向。有学者提出一种核壳型氧化钨氧化铜异质结纳米线数组，其制备方法为：

步骤1，沉积钨薄膜材料层：将单晶硅置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室中，以金属钨作为靶材，以惰性气体作为溅射气体，在其表面沉积钨薄膜源材料层，其中惰性气体流量为20-55sccm，溅射工作气压为1.0-2.0Pa，溅射功率为70-110W，溅射时间为8-25min，所述惰性气体为氩气、氦气或者氮气，

步骤2，一维氧化钨纳米线的结晶生长：将步骤1制得的钨薄膜置于真空高温管式炉设备中进行再结晶热处理，以氩气为工作气体，氧气为反应气体，在氧化钨纳米线生长过程中，控制氧气和氩气流量分别为0.1-0.9sccm和30-45sccm，控制炉内生长压力为120-250Pa，管式炉从室温20-25℃升到600-700℃，升温速率3-5℃/min，在600-700℃保温1-2小时，然后降温1小时至400℃，最后自然冷却到室温20-25℃。

步骤3，一维氧化钨纳米线的退火处理：将步骤2中制得的一维氧化钨纳米线结构在马弗炉中300-400℃空气环境下常规退火1-2小时，以进一步稳定晶向。

步骤4，退火后的氧化钨纳米线表面镀铜：利用超高真空对靶磁控溅射经过步骤3处理的一维氧化钨纳米线基底表面沉积铜膜，采用金属铜为靶材，以惰性气体作为溅射气体，惰性气体为氩气、氦气或者氮气，惰性气体流量为30-50sccm，溅射工作气压为1.0-2.0Pa，溅射功率为80-100W，溅射时间为0.5-6min，

步骤5，铜的退火热处理：将步骤4中制得的基片在马弗炉中250-500℃空气环境下退火1-5小时即可。

氧化钨-氧化铜异质结形成了形貌结构排布一致的一维纳米线数组，具有很高的比表面积，而且异质结性能优异。将这一材料应用于气敏传感器其异质结形成的特殊能带结构能够加速电子空穴的传输速度，提供气体反应的灵敏度，且其巨大的比表面积与气体接触，能提高其响应速度。该异质结与一维纳米线数组结合的结构在降低传感器工作温度、提高传感器的灵敏度与响应速度方面将会有很大的研究空间。

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