SP和TGS型气敏传感器阻-温特性及硅基氧化硅薄膜材料发光机理研究

论文摘要

随着环境科学的发展及环境检测应用范围的不断扩大,成本低廉、性能良好的气敏传感器的研制已经成为测量领域的热点。气敏材料的气敏特性来源于气体在材料表面的吸附和表面反应过程,传统的气敏材料测试方法仅仅测试材料与气体接触前后电阻的变化,只能反映气体吸附的结果,而不能反映吸附和解吸的动态过程。目前,研究者普遍采用动态测试方法对传感器的性能进行全范围的研究,同时,气敏传感器电阻-温度特性研究将为其响应性能的提高奠定坚实的基础。 20世纪80年代末诞生并发展起来的纳米科学技术有可能成为本世纪的主导技术。纳米材料具有许多传统材料无法媲美的奇异特性和特殊功能,在各行各业中将有空前的应用前景,从微电子集成到光电子集成将使信息技术产生一个巨大的飞跃。由于硅具有一系列独特的性质,而且硅集成工艺非常完善,在微电子集成中,硅的基础地位无可替代。硅基纳米发光材料已成为国内外学者研究的热点,它的电（光）致发光机制已被广泛的研究,我们研究小组在硅基纳米发光材料的研究中业已取得了丰硕的研究成果。 本论文的主要研究工作和研究结果如下: 1) 针对当前国内外学者对传感器性能动态测试方法中必须关注的电阻-温度特性进行了研究:用由Figaro有限公司（TGS型传感器）和FIS有限公司（SP型传感器）制造的传感器,在变化频率为20Hz的条件下测得其电阻随温度的变化值。通过实验,我们得到了关于电阻-温度的经验方程,通过我们得到的方程计算的数据与实验结果吻合得非常好,它可应用于对传感器实时信号响应过程的处理中。 2) 采用射频磁控溅射法制备了锗/氧化硅纳米多层膜,测量到了来自Au/锗/氧化硅纳米多层膜/p-Si结构的电致黄光发射,并发现该纳米结构具有整流特性。 3) 采用双靶交替生长磁控溅射技术沉积了锗/氧化硅和硅/氧化硅薄膜,对Au/锗/氧化硅/p-Si和Au/硅/氧化硅/p-Si结构的电致发光特性进行了比较研究。Au/锗/氧化硅/p-Si和Au/硅/氧化硅/p-Si结构都具有整流性质,且两种结构的电致发光谱的

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• Abstract
• 第一章 半导体气敏传感器研究综述
• 1.1 气敏传感器研究意义
• 1.2 气敏传感器国内外发展状况与发展趋势
• 1.3 半导体气敏传感器的气敏机理
• 1.4 动态气体检测模型和原理
• 参考文献
• 第二章 半导体及纳米半导体材料发光理论和研究方法
• 2.1 固体发光基本概念
• 2.2 固体中电子的能量状态
• 2.3 半导体的激发与发光
• 2.4 半导体纳米材料的量子效应
• 2.5 硅基纳米发光材料发光机理研究
• 参考文献
• 第三章 半导体气敏传感器电阻波动与温度关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 锗／氧化硅纳米多层膜的电致黄光发射研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验与结果
• 4.3 讨论
• 参考文献
• 第五章 锗／氧化硅和硅／氧化硅薄膜电致发光的比较研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验与结果
• 5.3 讨论
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 镶嵌纳米碳粒氧化硅膜的电致发光研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验与结果
• 6.3 讨论
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望及后期工作
• 致谢
• 附录：硕士期间发表和接受的论文