研究目的
为气体传感器应用制备并表征CdO:In2O3薄膜,研究其结构、形貌、光学、电学性能以及对NO2气体的灵敏度,重点优化In2O3浓度和工作温度。
研究成果
CdO:In2O3薄膜具有多晶特性与择优取向,呈现n型导电性并对NO2气体具有高灵敏度,在20体积百分比In2O3组分及200°C工作温度下性能最佳。其传感机制涉及电子转移过程,这些薄膜在光电子器件用气体传感器领域展现出应用前景。
研究不足
该研究仅限于特定的In2O3浓度和操作条件;针对其他气体或环境可能需要进一步优化。灵敏度和选择性可能受到未充分探究因素的影响,例如长期稳定性或其他气体的干扰。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用一步喷雾热解技术在300°C下于玻璃和硅基底上沉积多晶CdO:In2O3薄膜。该方法因其制备金属氧化物薄膜的简便性和有效性而被选用。
2:样品选择与数据来源:
使用CdCl2和InCl3水溶液制备不同In2O3浓度(10、20、30、40体积%)的薄膜。基底为玻璃和硅。
3:40体积%)的薄膜?;孜AШ凸琛? 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括配备K型热电偶控温的喷雾热解装置、X射线衍射仪(岛津DIFRACTOMETER/6000)、原子力显微镜(AA3000扫描探针显微镜SPM)、紫外-可见分光光度计、霍尔效应测量系统、数字万用表(普源精电DM3062)以及配备氦氖激光器的光学干涉仪。材料包括CdCl2、InCl3、蒸馏水、玻璃和硅基底。
4:0)、原子力显微镜(AA3000扫描探针显微镜SPM)、紫外-可见分光光度计、霍尔效应测量系统、数字万用表(普源精电DM3062)以及配备氦氖激光器的光学干涉仪。材料包括CdClInCl蒸馏水、玻璃和硅基底。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:按固定参数(喷嘴-基底距离29厘米、喷雾时间5秒、间隔50秒)配制溶液并喷涂。通过XRD表征结构、AFM分析形貌、紫外-可见光谱测定光学性能、霍尔效应测试电学特性,并在不同温度NO2气氛中通过电阻测量评估气体传感性能。
5:5秒、间隔50秒)配制溶液并喷涂。通过XRD表征结构、AFM分析形貌、紫外-可见光谱测定光学性能、霍尔效应测试电学特性,并在不同温度NO2气氛中通过电阻测量评估气体传感性能。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用德拜-谢乐公式分析XRD数据的结晶度和晶粒尺寸,AFM测量表面粗糙度,利用Tauc关系计算光学带隙,霍尔效应获取电学参数,气体灵敏度以Ra/Rg值表示。
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X-ray diffractometer
DIFRACTOMETER/6000
Shimadzu
Used to characterize the crystalline structure of the thin films by X-ray diffraction.
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Atomic force microscope
AA3000 Scanning Probe Microscope SPM
Angstrom Advance Inc
Used to detect the morphology of the films.
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Digital multimeter
DM3062
Rigol
Used to measure the resistance of the sensor films in air and NO2 gas atmosphere.
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He-Ne laser
Used in the optical interferometric method to determine film thickness.
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K-type thermocouple
Used to control and measure the substrate temperature with an accuracy of ±1°C.
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