半导体气敏元件基体材料制备和特性.PDF

维普资讯 N。2．20o0 气象水文海洋仪器 June．2000 半导体气敏元件基体材料的制备及特性 大 连 轻 工 业 学 院 熊 力 大连医学高等专科学校 王金成 吉林建筑工程学院 熊 彤 摘 要 作者对常用的几种半导体气敏材料进行了研究探讨。本文重点介绍其制备方法及 其相关特性。 关键词 半导体 气敏材料 制备 一 前 言 对半导体气敏材料而言，同一材料制备方法的不同，直接影响其气敏性能，因此对气 敏材料的制备进行深入的研究，以获得高灵敏度、优良性能的气敏材料，是研制开发气敏 元件的一个重要途径。笔者通过大量实验，对常用的半导体气敏元件材料的制备方法及 其有关特性进行比较详细的研究探讨。 目前常用的几种半导体气敏材料有Sn()2、ZnO、Fe2O3，现将这几种材料的制备方法 及有关特性分述如下。 二 SnO2气敏材料 SnO2是一种最常用的气敏 0：Sn 0：0 材料，结构为四方晶系，晶格参 数a=4．73727A，C=3．186 Sn=o0’o；÷，÷，÷ 0：±(u，u，o)± ‘1 1 383A，为N型半导体，禁带宽度 ， ， ÷) ， U=0．307 3．7eV。结构见图1。 图1SnOz晶体结构 表1SnO2元件对气体的选择性 气敏材料 添加物 测试气体 工作温度 SnO2 Pd．ThO2 0D 2o0℃ SnO2 Ag．SiO2 H2 1o0℃ SnO2+SnCI2 Pd．Pt (30． Hs 200～300℃ CH4．LlZ~- SnO2高活性厚膜 (液化石油汽) SnO2 05、Cu 乙醇、丙酮 250～400℃ 维普资讯 No2．1999 熊 力等：半导体气敏元件基体材料的制备及特性 ·33· Sn02制备方法很多，不同的制备方法对气敏元件的性能影响很大，而且，对Sn02材 料进行不同掺杂[1(如表i所示)可以获得选择性不同的气敏元件。此外，SnO2粒度越 小，其相应的比表面积越大，元件的灵敏度越高，所以在制备材料过程中要控制好粒度。 I烧结元件SnO2材料的制备 用市售白色晶状SnCh·5H2O加入去离子水形成溶液，然后加入稀氨水，控制pH值， 使形成白色a一锡(无定形)沉淀，过滤后再用去离子水洗至中性，经室温下搁置老化，部 分转变成p锡酸，红外灯下烘干、烧结、研成粉末后待用。此法制得的SnO2纯度可达 99．95％，粒度0．1。反应方程式为： SnCl4·5H20+NI-I3H·20-*Sn(OH)4+ (31+5H20 “ sn02I+2H20 2SnOz厚膜材料的制备 SnCI2·5H20用去离子水溶解，加入稀氨水，控制pH