ZnO和SnO2是我们目前使用的气敏材料中较为常用的,但是ZnO和SnO2气敏材料由于自身的稳定性差和选择性低导致了其在工业中的应用有着很大的局限性。并且由于ZnO和SnO2气敏材料的本身条件对于温度要求过高,由于在实际的应用中我们所处的环境温度还远远达不到其要求的温度,这就导致了ZnO和SnO2气敏材料在实际应用中存在了很大的局限性。但是随着纳米技术的发展,纳米材料具有的诸多优点解决了ZnO等气敏材料的缺点。纳米材料现如今已成为了各种金属氧化物气敏材料的发展方向,通过研究发现,纳米技术的应用在一定程度上大大的提高了气敏材料的性能。与此同时,为了改善ZnO和SnO2气敏材料自身在实际的应用过程中的缺点,我们进行了大量的掺杂实验,目的是通过掺杂实验可以找到使ZnO和SnO2气敏材料性能得到改善的物质,但是经过不断重复的实验研究结果显示,由于自身材料的根本性原因导致其在性能方面没有得到良好的改善。86311
通过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。 论文网
目前我们发现钙钛矿型金属氧化物在高温超导、磁阻抗、气敏等领域有着广泛的应用及研究。LaFeO3钙钛矿型金属氧化物体系在对还原性气体的敏感方面表现了出优异的性能,材料本身具有高度的稳定性能。在气敏性能方面表现除了对气体良好的选择性能和很高的灵敏度。研究对钙钛矿型金属氧化物进行A、B位的掺杂和替代对材料具有改性作用,使其具有重要的理论意义及实际应用价值。气敏元件的小型化和工艺的简单化是走向市场应用的必要前提,对元件工艺的研究具有十分重要的意义。
与单一金属氧化物如ZnO和SnO2相比较,钙钛矿型氧化物ABO3作为气体敏感性材料具有以下两点优势:对气体的灵敏性、选择性等等都可以通过对A、B位的金属元素改变或掺杂替换来进行实现。钙钛矿型氧化物ABO3不但结构稳定性强,而且还可以实现对多种气体进行监测与控制,研究与应用前景十分广阔。