9、氧化锌薄膜传感器与电磁辐射对儿童影响研究

氧化锌薄膜传感器与电磁辐射对儿童影响研究

氧化锌薄膜传感器研究

在当今商业市场中，氧化锌（ZnO）基薄膜传感器有着广泛的应用，涵盖电子、光电子以及基于微机电系统（MEMS）的气体传感器等领域。ZnO之所以成为最受欢迎的传感材料，是因为它具有高带隙能量（3.37 eV）、良好的结合能（60 - 65 meV）、n型导电性以及高结构稳定性。众多研究围绕在不同衬底（如GaAs、蓝宝石、ITO涂层玻璃、n - Si和p - Si）上制备ZnO基传感器展开，同时也采用了多种与ZnO材料兼容的制备工艺，包括脉冲激光沉积、分子束外延、化学气相沉积、金属有机化学气相沉积、射频溅射和溶胶 - 凝胶法等。

纳米颗粒的表面体积比在传感应用中起着至关重要的作用。通过添加不同的外来材料，如锰（Mn）、镁（Mg）、铝（Al）、锑（Sb）、锡（Sn）、镱（Yb）、银（Ag）和镓（Ga），可以调节纳米颗粒传感器的晶粒尺寸。向ZnO晶格中掺杂或添加特定金属离子，能够在纳米尺度上改变其电学和光学等特性。特别地，将三价元素（如Al、Ga）掺杂到ZnO晶格结构中，可以提高传感性能。

基于此，研究人员制备了p - 硅衬底上的Ga掺杂ZnO和Pt掺杂ZnO薄膜传感器，并研究了它们在氢气（H₂）存在下的传感特性。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）方法来研究传感器的表面形态和相结构。为了更好地理解所制备的传感器，还进行了选择性研究。

实验工作中，制备了三种用于检测H₂气体的传感器，分别为PZ1（Pd - Ag/Si - (Pt - ZnO)/Pd - Ag）、PZ2（Pd - Ag/Si - ZnO/Pd - Ag）和PZ3（Pd - Ag/Si - (Ga - ZnO)/Pd - Ag）。