文档介绍：天津大学
硕士学位论文
多孔硅气敏传感器NO2气敏性能改进研究
姓名:陈慧卿
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:胡明
2011-12
关为悯:多孔硅气敏传感器紫外辐照摘要多孔硅具有良好的绝热性、低温下的气体敏感性、发光特性以及电绝缘性等被广泛应用于各种传感器中。随着微机械系统技术的快速发展,多孔硅在领域也有着巨大的应用前景。件的性能进行了改进,一种采用紫外光辐照的方式;一种采用传统的掺杂工艺,并分别对两种手段对多孔硅气敏性能的影响进行了分析和研究,为多孔硅在传感器件中更广泛的应用奠定了基础。在紫外光辐照下,多孔硅气敏元件的初始电阻快速下降,其中腐蚀电流密度光辐照时,样品对同浓度的气体气敏性能都有所改进,这要归因于表面光生载流子参与了表面吸附脱附反应,提高了多孔硅的气敏性能。硅表面掺杂少量或蟠蠓慕似淞槊舳群拖煊κ奔洌琖对多孔硅5牵煊κ奔浔淇彀樗孀呕指词奔湓龃蟆本文采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,主要通过两种手段对多孔硅气敏元为/亩嗫坠璧缱璞浠畲螅庵饕S捎谄湓谌盅分芯哂凶畲蟮谋表面积,比表面积越大,光生电荷效率越高,对紫外光照的响应也就越强。多孔硅气敏元件在室温下对哂衅粜阅埽⑶宜娓吹缌髅芏鹊脑加,即孔隙率的增加,对牧槊舳仍礁撸煊指刺匦砸苍胶谩5庇勺贤在多孔硅表面使用反应磁控溅射法进行或粼樱纬啥嗫坠杵元件,制备的样品呈现疏松的表面形貌,存在大量相互连贯的沟道结构,在多孔气敏性能改进最大,
/.瑃,.,:..,甀一.,.甈甀。琣籊;籨籒
堙霉箦鬟赣臻第一章绪论传感器的概述传感器是能够感受规定的被测量信号并按照一定的规律相应的转换成另一种有用信号的器件或者装置,传感技术是一项迅速发展的高技术,是构成现代信息技术的主要技术之一。信息的采集是传感器技术,信息的处理是计算机技术,信息的传输是通信技术。目前,传感技术广泛应用于国民经济等众多领域,已经渗透到人们生活的各个方面。它与计算机技术相比是毫不逊色的一项新技术,是整个信息系统的性能和质量。另外传感器又是工作在自然环境和工业现场,受湿度、温度、腐蚀、振动、电磁场等恶劣条件的影响和干扰,所以要求传感器要有良好的环境适应性。高稳定性、高可靠性是今后传感器发展的生命线。对于指标低、稳定可靠的低成本传感器也应该大力发展。未来几年,随着全球气体检测仪器仪表在工业生产安全、节能减排、环境保护等行业领域的应用普及,将带动气体检测仪器仪表核心元器件气体传感器的市场需求迅速增长,气体传感器产业已进入新一轮快速增长期。一般传感器的组成如图所示。传感器的敏感元件感受外界的被测量的量,然后通常将其转化为电信号的变化,被测量的量的变化会导致电阻、电容或测量的力沽Α⒑芍亍⑴ちΦ通过它所产生的金属弹性变形转换成电阻变化。未来信息社会的基础技术。传感器处于信息系统的输入端,其性能和质量决定着电感发生变化,如通常使用的电阻应变片式传感器,主要用来测量机械量,将被输出的电信号经过测试电路的转换、放大、解调,使之变成更加便于处理和传输的电信号【。传蕊嚣溯鬣魄鼯海阂頻图传感器的组成栋准铸弩
,可燃性气体的泄露会引起爆炸,威胁人们的生气敏传感器是一种把气体中的特定成分检测出来,按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。主要利用物理效应、化学反应等机理制作而成,人类很人们活在大气之中,日常的生活和生产活动都要在周围的气氛环境中进行,所以检测生活或者工作环境中周围气体成分有着重要作用。例如,气氛中有毒气命财产安全。又如,随着工业技术的发展,大气污染日益严重,石油,化工,汽车等工业都时时刻刻向大气中排放污染气体,这也要求人们关注气敏传感器的发展。研凳瓣凌棒慕黪撬美早就开始研究气敏传感器,用来对有毒、有害气体进行检测,对易燃易爆气体进行安全报警,对人类生产生活中所要了解的气体进行检测、分析、研究等方面。光学式气体传感器包括红外吸收式、化学发光式、光纤荧光式和光纤波导式等,主要以红外吸收型气体分析仪为主。这种传感器具有选择性好、灵敏度高、第一章绪论鼍厂图舸ǜ衅鞯闹饕Sτ昧煊蚍植’
.氲继迨狡宕ǜ衅可靠且反应快、测量范围宽、不中毒、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点,际生产中。近些年,随着加工工艺的不断发展和进步,采用微机械工艺制造的传感器的体积急剧的减小。而且仪器完全没有机械运动部件,对于器件的维护可以省下大量的精力和费用。但是,这种类型的传感器目前在国内尚处于研制阶段,在欧洲已经可以量产,并应用于生产生活中。随着科学技术的发展,近年来高效、低压、小体积的红外光电器件不断涌现,红外气体传感器技术发展非将在红外分析方面成为主流的方向。光纤化