研究目的
提出一种针对p型氧化钴基气体传感器的表面改性路线，以提高其灵敏度。
研究成果
通过镍掺杂和退火进行的表面改性显著提高了对甲苯和一氧化碳气体的气体灵敏度，增幅近200%，这归因于NiO纳米颗粒和异质结的形成改变了电子结构。该方法有望用于大规模生产p型钴氧化物气体传感器。
研究不足
该研究仅限于特定气体（一氧化碳和甲苯）及温度范围，可能无法推广至其他气体或条件。大规模生产的工艺优化尚未充分探索。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用射频溅射法在氧化钴薄膜上沉积镍，随后进行退火处理以优化表面结构，从而增强气体传感性能。理论模型包含异质氧化物结的能带图。
2：样品选择与数据来源：
以带有SiO2绝缘层的n型硅片为基底。通过Co3O4靶材射频溅射沉积氧化钴薄膜，并在其上溅射镍层。在不同温度下采集一氧化碳和甲苯气体的传感数据。
3：实验设备与材料清单：
设备包括射频溅射系统、退火用加热板、X射线衍射仪（XRD，布鲁克New D8 advance，美国）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM，日本电子JEM2100F，日本）及气体测量系统。材料包含Co3O4靶材、镍靶材、硅片、SiO2及铂电极。
4：实验流程与操作步骤：
依次进行射频溅射沉积氧化钴薄膜、50W功率下溅射镍40秒、空气氛围中350°C退火15分钟、制备铂电极，并通过XRD、SEM、TEM进行表征。测试25ppm一氧化碳和甲苯气体在150-350°C范围内的传感特性。
5：0秒、空气氛围中350°C退火15分钟、制备铂电极，并通过XRD、SEM、TEM进行表征。测试25ppm一氧化碳和甲苯气体在150-350°C范围内的传感特性。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：运用TEM（含快速傅里叶变换FFT和能谱EDS）、SEM、XRD及气体响应测量技术分析数据，对灵敏度、响应时间和恢复时间进行统计分析。
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X-ray Diffraction
New D8 advance
Bruker
Used for microstructure analysis of the thin films.
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Transmission Electron Microscopy
JEM2100F
Jeol
Used for in-depth materials characterization, including high-resolution imaging and chemical analysis.
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RF sputtering system
Used for depositing Co oxide and Ni thin films via sputtering process.
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Scanning Electron Microscopy
Used for surface morphology analysis of the thin films.
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Hot plate
Used for annealing the samples at 350 °C for 15 minutes in air.
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Gas measurement system
Used to characterize gas sensing properties to CO and toluene gases.
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