1、半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、體積小、能耗與成本低、操作簡單等特點(diǎn),應(yīng)用研究較為廣泛。具有特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分級結(jié)構(gòu)且暴露特定極性晶面的氧化物,有助于提高氣敏性能。本課題采用水熱法、溶劑熱法制備了具有一定晶面取向的分級結(jié)構(gòu)ZnO,并對水熱、溶劑熱工藝進(jìn)行了研究,探討了其對ZnO形貌、晶面取向和氣敏性能,尤其是對丙酮?dú)怏w的選擇性的影響
　　以硝酸鋅或醋酸鋅為原料,加入一定量的表面活性劑,采用水熱或溶劑熱的方法,在一定溫度和

2、水熱時(shí)間下,制備出了不同的分級結(jié)構(gòu)0-3維空心球狀、1-3維蒲公英狀和2-3維盤狀ZnO。通過選擇合適的碳源與金屬鹽的摩爾比、鋅源、碳源,制備出尺寸均勻,具有較高比表面積的0-3維空心球狀ZnO,推導(dǎo)其形成過程并研究了丙酮的氣敏性能;通過研究反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)溶劑對1-3維蒲公英狀ZnO形貌的影響,探討了其形成機(jī)理并研究了丙酮?dú)饷粜阅芗皺C(jī)理;研究了絡(luò)合劑濃度、pH值對2-3盤狀ZnO形貌的影響并丙酮?dú)饷粜阅堋?br>　　對比了

3、三種分級結(jié)構(gòu)ZnO傳感器的靈敏度和選擇性并對氣敏性能差異進(jìn)行了探討。在較低濃度范圍內(nèi)(0.25-40 pp m),0-3維空心球狀ZnO的靈敏度始終高于其他兩種形貌,2-3盤狀ZnO的靈敏度始終最低。而當(dāng)丙酮?dú)怏w濃度的較大時(shí)(40-100 ppm),1-3蒲公英狀ZnO的靈敏度最高。關(guān)于不同分級結(jié)構(gòu)的選擇性,0-3維空心球狀ZnO對丙酮有一定的選擇性。1-3維蒲公英狀ZnO對乙醇、丙酮的靈敏度較高,二者靈敏度相差不大,表現(xiàn)為對丙酮的選擇

4、性提高。2-3維盤狀 ZnO對選擇性最高?？傊?隨著晶面取向的提高,即暴露(0001)極性晶面的比例增大,試樣對丙酮?dú)怏w的選擇性逐漸明顯增大。
　　靈敏度主要是取決于材料的微觀形貌如比表面積的大小和分級結(jié)構(gòu)的制備等。選擇性主要于暴露的極性面(0001)的程度有關(guān)。當(dāng)丙酮?dú)怏w分子吸附在ZnO的(0001)晶面時(shí),相比其他氣體,結(jié)合強(qiáng)度較高,丙酮?dú)怏w的吸附會(huì)導(dǎo)致(0001)晶面的結(jié)構(gòu)重建,引起(0001)極性晶面電荷數(shù)的改變,導(dǎo)致能帶