研究目的
开发一种基于ZnO纳米线选择性生长的新型微型平面气体电离传感器，用于检测多种气体，具有低工作电压、快速响应和高稳定性。
研究成果
采用选择性生长的氧化锌纳米线开发的平面气体电离传感器具有低工作电压、快速响应时间和高稳定性等特点，适用于检测包括稀有气体和氨气混合物在内的多种气体。其微型化尺寸和可靠性使其具备集成到先进气体分析系统中的潜力。
研究不足
该传感器需要将电流限制在5微安以下以防止电极劣化；更高电流会导致溅射。尽管制造工艺已有所改进，但仍可能存在复杂性，且该传感器在超出室温和大气压的不同环境条件下的性能尚未经过广泛测试。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用水热法在金电极上选择性无籽晶生长氧化锌纳米线，以增强基于MEMS的平面气体电离传感器的局部电场并降低击穿电压。设计包括通过光刻技术精确制备电极，以及基于帕邢击穿理论和汤森雪崩现象的理论模型。
2：样品选择与数据来源：
使用P型硅(100)衬底，经RCA标准流程清洗，具有热生长的SiO2层和溅射金电极。测试气体包括氩气、氦气、含湿空气、氮气、干燥空气、氧气和二氧化碳，均为高纯度（部分气体纯度达99.999%）。
3：999%）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括用于氧化的管式炉、用于铬层的热蒸发器、用于金的溅射系统、光刻装置、快速热处理(RTP)炉、水热生长用烘箱、扫描电镜(Cam scan MV2300)、X射线衍射仪(Philips x'pert pro)、电气测量用Keithley 6487源测量单元及高压电源(Fanavaran Nano-Meghyas)。材料包括六水合硝酸锌(Merck)、氢氧化铵(Merck)、去离子水及各种气体。
4：0)、X射线衍射仪(Philips x'pert pro)、电气测量用Keithley 6487源测量单元及高压电源(Fanavaran Nano-Meghyas)。材料包括六水合硝酸锌(Merck)、氢氧化铵(Merck)、去离子水及各种气体。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：衬底清洗、氧化、通过溅射和光刻沉积电极、RTP处理形成表面粗糙度、93°C下水热生长氧化锌纳米线3小时、SEM与XRD表征、以及在密封腔室中进行的气体传感测试（含电压扫描与电流测量）。
5：数据分析方法：
测量不同气体的击穿电压，评估响应与恢复时间，并根据浓度-击穿电压曲线计算灵敏度。统计分析包括多次测试的波动性评估。
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SMU
6487
Keithley
Voltage source and pico ammeter for electrical measurements
-
SEM
MV2300
Cam scan
Imaging and analysis of ZnO nanowires
-
XRD
x'pert pro
Philips
Crystallinity analysis of ZnO nanowires
-
High-voltage power supply
Nano-Meghyas
Fanavaran
Providing high voltage for breakdown tests
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Zinc nitrate hexahydrate
Merck
Precursor for ZnO nanowire growth
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Ammonium hydroxide
Merck
Hydrolysis buffer agent in growth solution
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