现阶段在发达国家气敏传感器的的研发水平已经到达了一个很高的高度,但是我们国家由于科技发展水平比西方国家较晚,所以直到上世纪八十年代国内才有少数研究人员开始研究气体敏感器的制备及性能研究。自上世纪80年代来,由于国家大力的发展科技,我国在气体敏感器的制备及性能研究方面取得了很大的进步,并且在国内相继踊跃出一批拥有自主研发能力及先进制造技术的传感器公司,给气体敏感元件的发展带来了新的契机,在气敏传感器的制备上,国内主要厂家有河南汉威电子、天津费加罗公司、北京艾立特科技有限公司等。
图1-1列出了气敏元件自各个行业中的应用,可知,气体检测在矿业开采,重工业等领域对可燃或有毒有害气体泄漏的检测起着重要的作用。不仅如此,气敏传感器在环保方面也起着很重要得作用,如检测空气中的氮氧化物,芳香烃等有机化学物等;在防火防灾的中气敏原件可以检测易燃易爆气体,这就对于气敏原件的精确度有着极高的要求。
随着对气敏原件的不断研究,研究者发现具有钙钛矿结构的金属氧化物ABO3在实验的过程中具有对气体良好的原则性和灵敏度,因此寻找和探索金属复合氧化物的制备和气敏性能成为半导体气敏材料的研究热点。本论文选取钙钛矿型铁酸盐LaFeO3通过在A位上采用了二价金属Sr2+离子的掺杂,增加了材料的电导,同时又由于实验的过程中掺杂了Sr2+,使得材料中的氧空位增加,改变了材料对氧离子的反应机理。由于LaFeO3是属于P型半导体材料,可得知其导电性能主要是材料中的空穴起到主要作用,研究发现当材料与O2发生反应时,氧气由于其较强的氧化性使材料表面的电子成为了O2-,所制备的LaFeO3材料由于发生化学反应导致了材料表面的空穴浓度增大,电导也相应增加;同理当环境中的还原性气体和材料的表面进行接触时,由于其较强的还原性,导致其与氧离子发生反应,又把电子释放到所制备的LaFeO3材料中,导致其电阻增加导电性能下降。 文献综述
图1-1气敏原件在各行业的应用
1。2 钙钛矿的晶体结构
如图1-1所示A为稀土元素,B为过渡元素,阳离子与六个氧负离子形成八面体配位。
图1-1为钙钛矿晶体结构
导致其结构稳定,耐高温能力强。但是A、B位金属离子可以被异种金属离子取代一部分,导致其晶格中的氧含量发生改变;其晶体本身的铁电、压电和磁性以及导电性等特殊的物理性能都会发生改变,由此我们可以得出当对理想的晶体结构进行元素替代改变其物质构成往往都会产生很多新的性能。
1。3研究现状与发展
1。4本文的主要内容
本篇论文主要选取了钙钛矿型铁酸盐LaFeO3通过在A位上采用了二价金属Sr2+离子掺杂,利用溶胶凝胶法制备出颗粒尺寸小、比表面积大的纳米颗粒。最终制得的气敏元件具有对气体有较高的灵敏度及很快的反应时间。
第二章材料的制备及其表征方法
本章节主要描述对样品的制备、表征及气敏性能测量方法的介绍。
2。1材料的制备方法来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-
目前应用较为广泛的纳米半导体气敏材料的制备方法主要包括了固相法和液相法。
1、固相反应法
原理:固相反应法制备粉体是较传统的方法,其通常按一定的化合物组成计量比称量需要制备的对应的反应物、接着通过混合、煅烧、球磨、压片等工艺,然后在高温条件下烧结即可得到对应材料。需注意的是在进行烧结的过程中,需要对烧结温度有所选择,通过热重-差热分析(TG-DTA)的数据进行分析选择出使反应氧化物损失最小的温度区间内,并且通过的DTA数据分析,我们还可以得出使反应物较为稳定的时间区间。其优点是工艺简单可靠,技术发展较成熟,生产成本较低;缺点是此方法制备的纳米颗粒较大。