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氧化锌是一种重要的宽禁带半导体材料,具有良好的光学和电学性质,在传感器等高科技领域具有广泛的应用前景。有序氧化锌纳米阵列因其较高的比表面积及较快的电子传输能力,是理想的气敏材料。然而,纳米阵列的制备技术依旧是个挑战。本文采用溶液生长法可控制备氧化锌纳米阵列并对其气敏性能及响应机理进行研究,主要内容如下:(1)采用化学溶液法,实现氧化锌纳米棒和纳米管阵列在陶瓷管基底上的可控制备。该方法具有成本低、工艺简单、耗能少以及产率高等特点。研究结果表明:氧化锌纳米棒和纳米管煅烧前后均为单晶,沿c轴方向生长。氧化锌纳米棒和管的直径和长度以及管的深度随生长时间的增加而变大;氧化锌纳米阵列中结构单元的密度随镀膜溶液和生长溶液中锌离子浓度的增大而增加。(2)对氧化锌纳米棒和纳米管阵列的气敏性能进行了研究,并对灵敏度的差异进行了解释。结果表明:氧化锌纳米阵列传感器具有较短的响应和恢复时间以及较高的稳定性,对二氧化氮和乙醇的最佳工作温度分别为230℃和355℃。在最佳工作温度条件下,氧化锌纳米棒阵列对乙醇和二氧化氮的灵敏度均高于氧化锌纳米管阵列。结合Raman、PL及XPS光谱对氧化锌纳米阵列的表面结构进行分析。与氧化锌纳米管阵列相比,氧化锌纳米棒阵列中含有较多的供体(VO和Zni)以及活性氧组分,较少的受体(VZn, Oi和OZn),该原因导致氧化锌纳米棒阵列的气敏性能优于氧化锌纳米管阵列。另外,我们还对氧化锌纳米阵列的响应机理进行了解释。(3)掺金后的氧化锌纳米阵列对还原性气体,如甲烷有较高的响应。金的引入可能增加了氧气的吸附位点,促进氧化锌纳米阵列对甲烷的响应。另外,我们还对氧化铟纳米材料进行锌掺杂以提高氧化铟的气敏性能。掺杂摩尔比为0.0376的锌掺杂氧化铟纳米材料在工作温度为230℃时,对93ppm乙醇灵敏度为103,是未掺杂氧化铟纳米材料灵敏度的1.8倍;当工作温度为161℃时,对10ppm二氧化氮灵敏度为249,是未掺杂氧化铟纳米材料灵敏度的3.8倍。该材料具有最佳工作温度低,灵敏度高,选择性好等特点,可用于乙醇和二氧化氮气体传感器的制作。