超细γ-Fe-%2c2-O-%2c3-粉体制备气敏半导体膜及性能.pdfVIP

290 lO 中国化学会第六届应用化学学术会议论文集1999 常州 超细7～Fe203粉体制备气敏半导体膜及其性能 郭丽萍陈永熙巫辉魏连启 (武汉工业大学材料学院武汉430070) 矧矧矧矧划门 摘要本丈以纳米T—F龟鹞超细粉体为母体材料．以si哂为牯结剂制得了对还原性气体有敏感特性的半导体 膜，探讨了7一F乜q的气敏饥理和特性以及粉体粒度与性能的关系。 关键词7一F龟q(半导体)气敏元件膜制备技术 随着科学技术的发展，工业、农业、交通、家庭等越来越多地使用各种气体原料、燃料，并不断地放出各种 易燃、易爆或有毒气体。如果这些气体弥漫在空气中，将造成严重污染．并有引起爆炸、火灾、使人中毒等危 险。为了确保安全，很需要对这些物质进行定量检测。目前使用的方法大多有，电化学方法、电学方法、光学 方法、气相色谱法等等，它们的灵敏度、可靠性、选择性、稳定性、响应时间、测量范围、经济性各不相同，使用 的难易程度也不相同，其中，电学方法中的半导体传感器是一种较好的检测仪器。由于半导体气敏元件具有 可靠性好、响应时间短、稳定性好、制作简单、使用方便、成本低廉等优点，因此具有广阔的应用前景。 近年来，金属氧化物材料制成的气敏元件在实际应用中得到了迅速发展。这类半导体气敏元件具有灵 敏度高、体积小、使用方便等优点，目前广泛应用子检漏、报警、防灾、测量分析等方面。它主要包括SnQ系 半导体气敏元件。zn()采半导体气敏元件，Fb鸭系半导体气敏元件三大类型。是目前已实用化了的三大系 列气敏材料。 本工作以纳米7一Fe2q粉体为原料研究了7一Fe203半导体膜的制备及其气敏特性，从而为探索用超 微细化技术提高气敏材料的性能提供了依据。 1．1半导体厚膜的制作 电阻型半导体气敏元件的结构大致有三种类型：烧结型、薄膜型和厚膜型阻1。厚膜型元件离散度小。一 致性好，机械强度高，成本低廉，适用于大批量生产，是一种很有前途的器件。本工作即采用厚膜制作方法以 测试样品的气敏特性。 1．1．1原料 本工作以自制纳米7一F龟鸭超细粉末【21不掺杂任何其他贵金属催化剂，以探索超细化技术对T— F电q气敏特性的影响。所使用其他原料有：溶胶(新制3～15％的硅溶胶，作为本实验的粘结剂)、甘油(分 析纯)、、银浆(成分：A＆O、松香、松节油、Bi2q、Pb(Bq)2，各作电极材料)。 1．1．2厚膜的制作方法 (1)厚膜浆料的制作 将15份硅溶胶与15份甘油充分混合均匀，加入7一F色q母材调成糊状物，用玛瑙研钵研磨24h，备做 厚膜浆料。 (2)电极的制作 在陶瓷基片上预先涂上银浆，先在低温下烘干，然后程序升温至600℃保持2h，取出冷却。如果附在基 片上的银层不均匀、不完整，可继续涂附第二层，甚至第三层，直至完全符合要求为止。 (3)7一F电鸭半导体厚膜的制备 将上述磨好的浆料均匀地涂附在清洗后的陶瓷基片两电极之间。为保持接触完全，可少许覆盖银层。 试样低温干燥以后，程序升温至400℃保持2h．取出冷却。和涂电极一样，亦可涂上第二层，第三层……，直 中国化学会第六届应用化学学术会议论文集i999．10．常州 291 至厚膜完全符合要求。其工艺流程如下 片 图1 7一F岛03厚膜型气敏元件的结构 匦噩噩困一匝匿垂亘国一匮堑亘圜一 匮逦叵围一匹亟丑重堑圈一匾匦一 匾豇巫豆至圈一匦耍垂圈一匿匪亘塑圆 圈2纳米7一Fbq气敏元件的制作工艺流程 E 0