2017年第36卷第11期
传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
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DOI:10.13873/J.10009787(2017)11003503
双层厚膜结构改善气敏元件灵敏度和选择性研究
张庞，梁鸿东，刘志宇，傅刚，彭智伟（广州大学物理与电子工程学院，广东广州510006）
摘要：研究了厚膜印刷技术制备的双层膜结构气敏元件的灵敏度和选择性。测量结果表明：在二氧化锡（Sn0，）单层膜下再添加一层纳米三氧化钨（WO。）材料厚膜，可以提高气敏元件对酒精、丙酮、甲醛、甲苯还原气体的灵敏度和选择性。当浓度为900×10-时，将SnO，覆盖在WO，之上形成双层膜时，较两种材科对应的单层膜灵敏度均有所提升。因此，双层厚膜结构为改善元件的灵敏度和选择性提供了一种可行的方法。初步认为，双层膜的作用与膜的上、下排列顺序有很大的关系，也与双层界面间由于扩散效应所形成的过渡层有关。
关键词：气敏元件；二氧化锡；双层厚膜；选择性
中图分类号：TP391
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)11-0035-03
Studyonsensitivityandselectivityofgassensorwith
double laver thick film structure
ZHANG Pang,LIANG Hong-dong,LIU Zhi-yu,FU Gang，PENG Zhi-wei
( School of Physics and Electronic Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)
Abstract: The sensitivity and selectivity of bilayer membrane structure gas sensor prepared by thick film printing technology is studied. The measurement results show that the sensitivity and selectivity of ethanol, acetone, formaldehyde, toluene and other reducing gases can be improved by adding another layer of nano material thick film under the SnO, monolayer film. When the concentration is 900 ×10 , SnO, monolayer of ethanol and acetone sensitivity are 28. 1 and 24. 7,the sensitivity of WO, for ethanol and acetone are 8. 9 and 11.3, When the SnO, is covered on the WO, to form a double layer film, the corresponding sensitivity is improved to 43. 5 and 52. 1. Therefore, the double layer thick film structure provides a feasible method to improve the sensitivity and selectivity. It is believed that the action of the bilayer membrane has a great relationship with the order of the top and bottom alignment of the membrane, and it is also related to the transition layer formed by the diffusion effect. Key words : gas sensor; SnOz ; double layer thick film; selectivity
0引言
选择性是目前气敏材料研究中备受关注的问题之一。二氧化锡（SnO，）气敏材料由于其独特的优点而被广泛采用，但也存在选择性较差的问题。改善SnO，气敏材料选择性的途径主要有添加各种掺杂剂[1,2]、改变工作温度[3,4]、以及在气敏阵列元件基础上通过人工智能识别技术[5.6]等方法，但由于气体种类众多，SnO。气材料选择性的回题还远远没有解决。本文基于厚膜结构的成本低和一致性好等优点，尝试运用丝网印刷技术在SnO，单层厚膜下增加层纳米WO.材料厚膜制备双层厚膜结构，研究其对不同气体的灵敏度和选择性。尽管目前有一些关于薄膜材料多层膜的制备及性能方面的研究，至今鲜有关于采用双层厚膜
收稿日期：2016-11-24
*基金项目：广州市属高校科研计划资助项目（2012A090）
结构改善气体灵敏度和选择性的报道["]。
本文中首先制备了纳米SnO，和WO气敏材料，添加适量掺杂剂后制备平面厚膜型气敏元件，样品分别为SnO 和WO，单层膜以及SnO,/WOs和WOg/SnO，双层膜结构
特性。
1实验
称取适量的SnCl，·5H,O和SbCl共同溶解于蒸馏水，加人过量尿素并搅拌，在水浴条件下加热至约90℃，适当保温后用去离子水多次洗涤，直至滤液中滴加硝酸银溶液无沉淀生成为止。加入质量分数0.1%的H,PtCl，溶液最后烘干，研磨后放人箱式电阻炉中，650℃下保温30min