以溶膠凝膠法製備氧化鋅奈米結構於半導體型氣體感測器之應用

Abstract

摘要

本研究分別以異丙醇及甲醇為溶劑，利用溶膠凝膠法配合旋轉塗佈的方式在Al/SiO2/Si基板上製備ZnO薄膜作為氣體感測材料，探討以不同溶劑製備出之不同微結構對於CO及NO2之感測特性，並使用SEM及XRD觀察在不同熱處理條件下之表面型貌及結晶結構。 由SEM觀察發現使用異丙醇為溶劑所製備之薄膜其表面型貌為奈米結晶構造，而使用甲醇為溶劑所製備之薄膜則為奈米網狀結構。經XRD分析兩種晶體結構皆屬於六方晶系之HCP結構，前者呈現(002)之優選方向，後者則為多晶方向成長。氣體感測結果發現以異丙醇為溶劑之薄膜對NO2有較佳的選擇性，在工作溫度200℃偵測10 ppm及50 ppm NO2測得靈敏度為2.96及7.47；固定NO2之濃度為50 ppm，分別於100℃、150℃、200℃、250℃進行量測，在200℃測得最佳之靈敏度為7.47，為感測器之最佳工作溫度；固定工作溫度，對不同濃度之NO2進行感測，顯示感測器具有良好的線性特性。最後在相同工作溫度與NO2氣氛濃度中比較兩種微結構之感測性質，發現奈米網狀結構之感測靈敏度大於奈米結晶構造，在100 ppm NO2中測得最佳之靈敏度為31.6。