氣相法製備氧化鎢-氧化釩異質結納米線

進入21世紀，工業化水準快速發展，但人類賴以生存的自然環境與生態卻遭到嚴重破壞，空氣中存在著大量有毒有害氣體。因此製作高效且準確檢測和預防有毒有害氣體的感測器刻不容緩。

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。WO₃是一種金屬氧化物半導體，是一種表面電導(電阻)控制型氣敏材料。WO₃晶體表面的原子性質活躍，容易吸附氣體分子，而當氣體分子吸附在晶體表面時，會使其內部載流子濃度發生相應的變化，表現為感測器的電阻變化。鑒於氧化鎢的活躍原子位於晶體表面因此極大的擴大晶體表面與氣體的接觸面積，能夠有效的改善氣敏性能。

為了得到高選擇性、高靈敏度、低工作溫度，高穩定性的氣敏感測器，目前主要通過氣敏材料改性來提高氣敏性能。 一維納米線結構的氧化鎢因其巨大的比表面積吸引了眾多科研工作者的研究。氣敏材料改性方面，主要途徑有摻雜貴金屬Pt、Au、Pd或過渡金屬氧化物，另外可通過構造異質結構改性，兩者相比，異質結構改性的成本相對較低。有學者提出一種氧化鎢-氧化釩異質結納米線陣列，按照下述步驟進行製備：

步驟1，利用對靶磁控濺射在基底上沉積鎢薄膜材料層，以金屬鎢作為靶材，以惰性氣體為濺射氣體，濺射工作氣壓為1—2.0Pa，濺射功率為80-110W，濺射時間為15-20min；

步驟2，在真空高溫管式爐設備對步驟1製備的鎢薄膜進行結晶生長氧化鎢納米線，環境氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體，在氧化鎢納米線生長過程中，控制氧氣和氬氣流量分別為0.1sccm和35-50sccm，控制爐內生長壓力為140—160Pa，管式爐從室溫20—25攝氏度升到600-700℃，升溫速率5℃/min，在600-700℃保溫1—2小時，然後降溫1小時至300-400℃，最後自然冷卻到室溫20—25攝氏度；

步驟3，氧化鎢納米線的退火處理，將步驟2製備的氧化鎢納米線在300-500℃且空氣氣氛環境下退火1-2小時，以進一步穩定晶向；

步驟4，利用對靶磁控濺射經過步驟3製備處理的基底的氧化鎢納米線層上沉積釩膜，以金屬釩作為靶材，以惰性氣體作為濺射氣體，惰性氣體流量為30-50sccm，濺射工作氣壓為2.0Pa，濺射功率為80-110W，濺射時間為2-5min；

步驟5，進行釩的退火熱處理，將經過步驟4處理得到的沉積金屬釩膜的基底在300-500℃且空氣氣氛環境下退火1—2小時即可；

與現有技術相比，採用氣相法製備出一維結構的氧化鎢-氧化釩異質結納米線，與現有的熱蒸發、電沉積等方法相比具有設備簡單，操作方便，工藝參數易於控制，成本低廉等優點。並且，形貌結構為一維納米線陣列，具有很高的比表面積，能夠充分發揮異質結的優異性，對將這一材料應用於降低氣敏感測器的工作溫度、提高感測器的靈敏度與回應速度方面有很大的研究空間。

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