半导体气体传感器因其具有结构简单,成本低廉,灵敏度高,工艺成熟等优点,被广泛用于可燃性气体、有毒气体的检漏报警,以及环境气体的监控等领域。 对传统的三大半导体气敏材料,SnO₂、Fe₂O₃和ZnO,科技人员已经进行了广泛而深入地研究,而且,SnO₂基气体传感器在民用和工业等方面已经得到广泛应用。但到目前为止,半导体气敏元件仍然存在选择性差、功耗高、环境温湿度效应大等诸多缺点,而且,对有关气敏机理的认识还不十分清楚,这就限制了气体传感器的发展和应用。针对目前半导体气敏元件存在的问题,本文对新型气敏材料CoFe₂O₄和ZnIn₂O₄的合成、气敏性能和气敏机理进行了研究。 本文用化学共沉淀法合成了CoFe₂O₄和ZnIn₂O₄,并对其气敏特性和电阻特性进行了研究,发现具有尖晶石型晶体结构的复合氧化物CoFe₂O₄和ZnIn₂O₄不仅具有良好的气敏性能,且比单一氧化物具有更好的选择性。此外,本文还对In₂O₃进行了掺杂改性,研究了其气敏特性和电阻特性。 研究发现,CoFe₂O₄制作的元件对低浓度的乙醇和丙酮气体有较好的灵敏性,对其他气体基本没有气敏性,因此,该材料可用于上述两种气体的低浓度检测;在乙醇和丙酮的低浓度范围内,两种气体的浓度与该元件的灵敏度呈良好的线性关系。因此,CoFe₂O₄是一种检测乙醇、丙酮的有发展前途的气敏材料。 实验发现,ZnIn₂O₄制作的元件对低浓度的乙醇、丙酮和氢气有较好的灵敏性,对其他气体基本没有气敏性,因此,该材料可用于上述三种气体的低浓度检测。