单根ZnO纳米线半导体器件的制备及湿敏特性研究.pdfVIP

第 26卷 哈尔滨师范大学 自然科学学报 Vo1．26，No．32010 第3期 NATURALSCIENCESJ0URNALOFHARBIN NORMALUNIVERSITY 单根 ZnO纳米线半导体器件的制备 及湿敏特性研究木 董照月，郎 颖，姜 威，侯洪涛一 (哈尔滨师范大学) 【摘要】 利用模板法制备了单根ZnO纳米线半导体器件，得到了具有欧姆接触 的电极，对器件进行了湿敏测试，通过测得的 ，一 曲线及响应恢复特性 曲线剖析其 敏感机理． 关键词 ：ZnO；敏感元件 ；吸附 敏特性 ． 0 引言 制作了单根ZnO纳米线气敏元件，测试了其 基于半导体金属氧化物的尺寸小、价格低廉 对水蒸气的响应恢复曲线，分析了其湿敏机制． 及其微 电子工艺的兼容性…，它被广泛的应用于 1 实验过程 气敏元件的制造．正是 由于这些优 良的性能，在环 保、化学物质监控 以及空气质量检测等方面，气敏 1．1 单根 ZnO纳米线敏感元件的制备 元件正发挥着越来越重要的作用 J．ZnO作为半 ZnO纳米线由化学气相沉积的方法在管式炉 导体金属氧化物中主要的代表之一，已经被大量 中制备，电极利用模板法制备．图1就是单根 ZnO 的应用于气敏器件的制备 J． NW敏感器件的结构图．器件 以具有 300nmSiO： 对ZnO金属半导体氧化物的大量研究是源 绝缘层的si片为衬底，利用微栅模板掩膜，真空 于 1962年，Seiyama等人发现ZnO的电学性质会 镀膜制备Ti／Au金属微 电极．钛作为粘结层 约 因外部气体的改变而发生明显的变化 J．自从 为 10nm，金作为导电层约为 100nm．图2为单根 ZnO第一次被应用于气敏元件 的制备后，ZnO器 ZnO纳米线与电极的电子扫描显微镜 (SEM)图象 件便成了检测气体方面的佼佼者 J． ($4800，HITACHI)．器件在制备过程中会产生损 人们最初对 ZnO的研究着重于体材料和薄 伤，致使器件得不到 良好的欧姆接触．为了消除这 膜材料．但 由于大多数表面控制型气敏材料吸附 种损伤并得到 良好的欧姆接触，必须要在适当的 位与吸附分子之间的结合能大于室温下的热能， 温度(550oC)下对器件进行退火 J．退火后便会 因此传统的ZnO材料需要在高温的情况下才能 得到较好的欧姆接触．图3是单根ZnO纳米线的 得到较好的灵敏度和响应特性，但在室温条件下 I—V曲线，从图中可以看出，该器件为欧姆接触 的气体灵敏度基本接近零．这便限制了器件的使 形式． 用范围和价值 j．相较于传统的膜与体材料，单 1．2 室温下测定ZnO敏感器件的湿敏特性 根ZnO纳米线在室温条件下就能达到很好的气 选用半导体器件分析仪进行测量 (安捷伦 收稿 日期：2010一O9—11 哈尔滨师范大学第四届创新基金资助项 目 }}通讯联系人 第3期 m 8 6 4 2 之 4 培51 m ∞∞∞∞∞0∞∞∞∞