核殼型氧化鎢氧化銅異質結納米線

納米材料在微觀尺度裡表現出了如表面效應、量子效應、小尺寸效應、量子隧道效應等一系列獨特的性質。在這些性質的作用下，納米材料尤其是一維納米材料表現出了出眾的比表面積，吸附脫附性能，這促成了一維納材料的發展。

近些年來隨著我國工業飛速發展，有毒有害氣體排放對人們身體健康的威脅問題也越來越受到關注，因此對可靠性氣體的檢測要求越來越高，因此感測器的研發已勢不可擋。納米感測器正在飛快的發展以適應人們的需求。納米感測器的核心是納米材料，因此要獲得高性能的納米感測器，首先就要製備出可以提供這些高性能可能性的納米材料。

隨著研究的深入，人們發現三氧化鎢氣敏材料靈敏度高，製備簡單，是檢測NOx的高敏感材料。近十年來WO₃基氣敏材料被認為是檢測NO₂氣體的極具發展前景的新型氣敏材料之一。這其中，一維納米線結構的氧化鎢具有最大的比表面積，提高了檢測氣體的靈敏度，目前，市場主要通過氣敏材料改性來提高氣敏性能。可通過構造異質結構來改性。將異質結應用於氣敏領域形成異質結氣敏材料是改善氣敏性能的另一個極具潛力的方向。有學者提出一種核殼型氧化鎢氧化銅異質結納米線陣列，其製備方法為：

步驟1，沉積鎢薄膜材料層：將單晶矽置於超高真空對靶磁控濺射設備的真空室中，以金屬鎢作為靶材，以惰性氣體作為濺射氣體，在其表面沉積鎢薄膜源材料層，其中惰性氣體流量為20-55sccm，濺射工作氣壓為1.0-2.0Pa，濺射功率為70-110W，濺射時間為8-25min，所述惰性氣體為氬氣、氦氣或者氮氣，

步驟2，一維氧化鎢納米線的結晶生長：將步驟1制得的鎢薄膜置於真空高溫管式爐設備中進行再結晶熱處理，以氬氣為工作氣體，氧氣為反應氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.1-0.9sccm和30-45sccm，控制爐內生長壓力為120-250Pa，管式爐從室溫20-25℃升到600-700℃，升溫速率3-5℃/min，在600-700℃保溫1-2小時，然後降溫1小時至400℃，最後自然冷卻到室溫20-25℃。

步驟3，一維氧化鎢納米線的退火處理：將步驟2中制得的一維氧化鎢納米線結構在馬弗爐中300-400℃空氣環境下常規退火1-2小時，以進一步穩定晶向。

步驟4，退火後的氧化鎢納米線表面鍍銅：利用超高真空對靶磁控濺射經過步驟3處理的一維氧化鎢納米線基底表面沉積銅膜，採用金屬銅為靶材，以惰性氣體作為濺射氣體，惰性氣體為氬氣、氦氣或者氮氣，惰性氣體流量為30-50sccm，濺射工作氣壓為1.0-2.0Pa，濺射功率為80-100W，濺射時間為0.5-6min，

步驟5，銅的退火熱處理：將步驟4中制得的基片在馬弗爐中250-500℃空氣環境下退火1-5小時即可。

氧化鎢-氧化銅異質結形成了形貌結構排布一致的一維納米線陣列，具有很高的比表面積，而且異質結性能優異。將這一材料應用於氣敏感測器其異質結形成的特殊能帶結構能夠加速電子空穴的傳送速率，提供氣體反應的靈敏度，且其巨大的比表面積與氣體接觸，能提高其回應速度。該異質結與一維納米線陣列結合的結構在降低感測器工作溫度、提高感測器的靈敏度與回應速度方面將會有很大的研究空間。

• < 前一頁
• 下一個 >