检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：陈陆丽上海师范大学

学位级别：硕士

氯苯作为众多苯系物反应的中间体以及溶剂,在化工、医疗等领域都有广泛的应用。氯苯气体在环境中不易消散且具有高毒性,已经被环境保护机构列为危险废物、优先有毒污染物和致癌物,一旦泄露将会对我们的生命造成很大的伤害。在空气中,允... 详细信息

氯苯作为众多苯系物反应的中间体以及溶剂,在化工、医疗等领域都有广泛的应用。氯苯气体在环境中不易消散且具有高毒性,已经被环境保护机构列为危险废物、优先有毒污染物和致癌物,一旦泄露将会对我们的生命造成很大的伤害。在空气中,允许氯苯气体暴露的安全浓度为75 ppm,当气体浓度超过2400 ppm,短时间内就会危及生命。由于它的毒性,对在低浓度的环境下检测氯苯气体显得尤为重要。传统的氯苯分析方法是气相色谱法,但这种方法检测周期长、费用昂贵,不能满足对环境监测的快速、低成本、便携的现场应用。由于微机械具有体积小、重量轻、性能稳定、响应快且灵敏度高等优点,应用于氯苯气体传感器中可以发挥重要的作用。目前,关于检测氯苯的气体传感器的相关报道仍然很少。这可能是由于氯苯气体的化学特性相对稳定,传统的气体传感器在检测氯苯时响应低和选择性比较差。本论文的主要工作是在微机械加工技术上制造了微加热平台并优化了微型加热器的图案,对不同形貌的微加热器进行测试和性能研究;研究了修饰不同的半导体金属敏感材料对氯苯传感器的应用,并对敏感特性进行了研究。通过对微型加热器图案的优化,气体传感器的30 mW功耗下可以达到220°C高温,实现了一种对气体传感器优化设计。通过COMSOL对加热丝在205°C到240°C其进行仿真验证,发现器件的温度均一性较好,在该温度范围内的有效面积可以达到58%。通过水热法合成ZnFe2O4纳米敏感材料,滴涂修饰在基于MEMS的微型加热器上,制备一种超高灵敏的半导体金属氧化物气体传感器。研究表明,ZnFe2O4纳米敏感材料对氯苯气体的最适温度为220°C。同时实现了从500 ppb到10 ppm浓度的氯苯气体检测,该传感器的检测限为500 ppb。通过氧离子陷阱势垒模型,解释了ZnFe2O4纳米材料对氯苯气体的响应机理。通过水热法合成ZnO纳米材料并修饰在微型加热器上,实现了对基于ZnO纳米材料氯苯气体传感器的制备。研究表明,ZnO材料在氯苯气氛下的最适温度为257°C。通过从微量浓度200 ppb的氯苯到10 ppm级别氯苯气体检测,发现该氯苯气体传感器的LOD在200 ppb级别。通过吸附氧原理,解释了ZnO纳米材料与氯苯气体接触时电阻变化。本课题通过将纳米材料与加热器相结合,实现了一种低功耗、高选择性和高响应的金属氧化物气体传感器。这种传感器相较于传统的陶瓷传感器具有功耗需求低、易于集成和便于携带等优点,将为进一步发展高性能的气体传感器提供思路。

关键词：微电子机械系统微加热器平台气体传感器半导体金属氧化物

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基于微加热器平台的高性能甲烷传感器

引用

郑州大学学报（工学版） 2016年第3期37卷 40-43页

作者：郭联峰许宗珂段国韬李铁中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 微系统技术国家实验室上海200050 中国科学院固体物理研究所安徽合肥230031

设计制造了基于微型加热器平台(MHP)的甲烷气体传感器.微加热器平台因其功耗低、体积小等特点可广泛应用于半导体气体传感器中.微加热器平台的制作是基于IC兼容的MEMS工艺完成的,利用模板法在MHP上原位制备二氧化锡(SnO_2)有序多孔薄膜... 详细信息

设计制造了基于微型加热器平台(MHP)的甲烷气体传感器.微加热器平台因其功耗低、体积小等特点可广泛应用于半导体气体传感器中.微加热器平台的制作是基于IC兼容的MEMS工艺完成的,利用模板法在MHP上原位制备二氧化锡(SnO_2)有序多孔薄膜得到微纳融合气体传感器.利用这种方法制造的传感器功耗仅39 m W,响应时间2 s,对714 mg/m^3甲烷的响应可达到1.19,对甲烷的探测下限可达18 mg/m^3.此高性能、低成本的传感器有望在生产生活、安全监控等方面得到广泛应用.

关键词：甲烷传感器微加热器平台原位制备二氧化锡模板法微纳融合

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基于微加热器平台的高性能气体传感器研究

基于微加热器平台的高性能气体传感器研究

引用

作者：郭联峰中国科学院大学

学位级别：博士

气体传感器被广泛应用于工业生产、家庭安全、环境监测、军事工程和航空航天等领域，用来监测有毒有害、易燃易爆气体，防止危害身体健康和安全的事故发生，从而保障人身和财产的安全。随着MEMS技术的迅猛发展及其广阔的应用前景，微型... 详细信息

气体传感器被广泛应用于工业生产、家庭安全、环境监测、军事工程和航空航天等领域，用来监测有毒有害、易燃易爆气体，防止危害身体健康和安全的事故发生，从而保障人身和财产的安全。随着MEMS技术的迅猛发展及其广阔的应用前景，微型化、集成化、智能化日渐成为气体传感器的重要发展方向，采用微机械加工技术制备的气体传感器成为气体传感器领域的一个重要分支。其中尤以基于微加热器平台(MHP)的气体传感器研究和应用最为广泛。本论文的主要工作是开展了基于微加热器平台气体传感器的设计、测试和性能研究。对不同结构的微加热器平台进行了系统的热学仿真;深入研究了不同结构的微加热器平台以及敏感材料对传感器性能的影响;提出了基于微加热器平台的原位硫掺杂石墨烯气体传感器及其制备方法，并对其气敏特性进行了系统研究。　　对微加热器平台进行结构设计和电学设计，采用有限元仿真软件ANSYSWorkbench对三种结构的微加热器平台进行稳态和瞬态热响应仿真，得到所设计的微加热器平台的功耗与温度关系均呈线性关系，微加热器平台的响应时间约为10 ms左右。　　基于三种不同叉指电极的MHP利用水热模板法制备了单层二氧化锡敏感膜气体传感器，研究MHP的叉指间距对于气体传感器响应的影响。通过对乙醇的测试发现叉指间距短的传感器的响应(Rair/Rgas)要优于间距长的传感器。基于最优的微加热器平台制备了单层和双层二氧化锡碗状敏感膜气体传感器。测试结果表明两种传感器的功耗均约为30mW，响应时间均约为2s;通过对乙醇的测试得到，对1ppm的乙醇气体双层膜传感器的响应为4.3，而单层膜传感器为3.1;对两种传感器进行老化实验发现两种传感器均有响应的下降，但双层膜传感器下降了总响应的40％，而单层膜传感器下降了80％，老化之后两种传感器的性能均趋于稳定。实验结果表明双层膜传感器的性能要优于单层膜的性能。　　提出了基于微加热器平台的原位硫掺杂石墨烯气体传感器及其制备方法。研究了不同温度下通过硫化氢气体退火对石墨烯进行硫掺杂，随着温度的升高，硫掺杂的浓度升高。验证了通过微加热器加热的方式恢复传感器初始状态的可行性。采用此种恢复方式，传感器的恢复时间降为原先的十分之一左右。通过对制备的硫掺杂石墨烯气体传感器和本征石墨烯测试得到，本征石墨烯传感器对NO2的测试下限为100ppb，而硫掺杂石墨烯传感器测试下限可低至500ppt，显示了超灵敏的探测性能;对已测试的气体中，硫掺杂石墨烯传感器只对NO2和NH3有响应，显示了硫掺杂石墨烯气体传感器非常好的选择性。通过对石墨烯硫掺杂，极大地提高了石墨烯的气敏性能。

关键词：微纳融合气体传感器微加热器平台设计理念系统测试气敏特性

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