【正文】 性 HCl和 PTSA摻雜 PANI/TiO2復(fù)合膜氣敏特性研究 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 不同聚合溫度 PANI/TiO2復(fù)合薄膜 表征 ? 不同聚合溫度下 HCl摻雜 PANI/TiO2復(fù)合薄膜的 SEM分析 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 不同聚合溫度 PANI/TiO2復(fù)合膜氣敏特性研究 ? 不同聚合溫度下 PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器對NH3響應(yīng) — 恢復(fù)特性 0℃ 10℃ 20℃ 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 不同聚合溫度 PANI/TiO2復(fù)合膜 氣敏特性研究 ? 不同聚合溫度下 PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器對不同濃度 NH3的靈敏度比較 ? 不同聚合溫度下 PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器對不同濃度 NH3的響應(yīng)時間（ T1）及恢復(fù)時間（ T2） NH3濃度 (ppm) 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ T1 /s T2 /s T1 /s T2 /s T1 /s T2 /s 23 7 48 2 25 5 35 47 7 45 3 29 4 38 70 6 44 2 29 4 36 94 6 45 3 26 5 42 117 6 49 3 27 5 40 141 6 53 2 23 4 36 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 10 ℃ 下 PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器對 NH3重復(fù)性 (a) ? 10 ℃ 和 25 ℃ 下 PANI/TiO2復(fù)合薄膜傳感器對 NH3的穩(wěn)定性 (b) 不同聚合溫度 PANI/TiO2復(fù)合膜氣敏特性研究 (a) (b) 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 主要內(nèi)容 第一章 相關(guān)背景簡介及論文主要工作 第二章 器件結(jié)構(gòu)選擇及氣敏測試系統(tǒng)組建 第三章 PANI及 PANI/TiO2敏感薄膜的制備、表征及氣敏特性的研究 第四章 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB薄 膜的制備、表征及氣敏特性的研究 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與工作展望 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜的SEM分析 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜的表征 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜的紫外 — 可見光譜分析 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合膜的表征 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜氣體傳感器對 NH3響應(yīng) — 恢復(fù)特性 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合膜氣敏特性研究 PANI/SnO2復(fù)合薄膜傳感器 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜傳感器 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合膜氣敏特性研究 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜氣體傳感器對不同濃度 NH3的靈敏度比較 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜傳感器對不同濃度NH3的響應(yīng)時間（ T1）及恢復(fù)時間（ T2） NH3濃度 (ppm) T1 /s T2 /s PANI/SnO2 PANI/SnO2TTAB PANI/SnO2 PANI/SnO2TTAB 23 3 1 37 40 47 4 1 43 41 70 3 2 52 42 94 4 3 51 40 117 4 3 55 45 141 3 4 51 46 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜傳感器對 23ppmCO的響應(yīng) — 恢復(fù)特性 PANI/SnO2和 PANI/SnO2TTAB復(fù)合膜氣敏特性研究 PANI/SnO2復(fù)合薄膜傳感器 PANI/SnO2TTAB復(fù)合薄膜傳感器 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 通過對所制備的薄膜表征分析，獲得了具有納米結(jié)構(gòu)的薄膜，薄膜表面均勻平整 ? 室溫條件下 PANI/TiO2傳感器對 NH3的靈敏度、響應(yīng)恢復(fù)時間以及重復(fù)性，均優(yōu)于 PANI傳感器的測試值 ? 質(zhì)子酸摻雜劑和聚合溫度對 PANI/TiO2薄膜傳感器氣敏氨敏特性有一定的影響 ? 表面活性劑對 PANI復(fù)合薄膜也有一定的影響 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 有機(jī)薄膜晶體管氣體傳感器的制備及特性研究 謝光忠 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 主要內(nèi)容 ? 研究意義 ? OTFT制備及原理 ? OTFT電學(xué)特性研究及優(yōu)化 ? OTFT傳感器氣敏特性測試 ? 結(jié)論與展望 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 研究意義 ?選題依據(jù) ?研究現(xiàn)狀 ?創(chuàng)新點(diǎn) 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 選題依據(jù) 無機(jī)氧化物半導(dǎo)體 氣體傳感器 工作溫度高 需加熱器 選擇性差 檢測范圍窄 對多數(shù)有機(jī) 氣體無法檢測 陣列式傳感器 集成化 微型化 氣敏材料種類多 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 定性定量分析 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 OTFT氣體傳感器 ? 多參數(shù)傳感器 體導(dǎo)電率、二維場致電導(dǎo)率 、 VT、 μFET ? 靈敏度可調(diào) Vgs S 高電阻 檢測電流變化 ? 柔性全有機(jī) OTFT 并五苯 OTFT陣列 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 研究現(xiàn)狀 ? 1987年 H. Laurs OTFT氣體傳感器概念 ? 2022年 一定進(jìn)展 Poly DPOT OTFT30ppm 乙醇 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 Poly DPOTTFT700ppm正己醇 并五苯 OTFT濕度 CuPcTFT正戊醇 創(chuàng)新點(diǎn) ? 國外 逐步探索階段 ? 國內(nèi) 研究較少 中科院 劉云圻 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 OTFT制備及原理 ? 原理 積累模式 耗盡模式 平衡態(tài) P溝道增強(qiáng)型 OTFT 空穴 S D IDS 漂移、躍遷 遂穿 ? ? 2, 2 THgis ats atd VVCLZI ?? ?電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ?器件制備 ? 結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu) 底柵底接觸結(jié)構(gòu) 適合作氣體傳感器 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 器件參數(shù) L=10μm W=2 mm W/L=200 工藝流程 n型 Si襯底 AlTi/Au電極 SiO2 200nm, 400nm 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 有源層制備 ? P3HT薄膜 氯仿作溶劑，濃度為 %， %w/w， 超聲約 5分鐘，旋涂 40秒（ 2500rpm） ? 并五苯薄膜 真空熱蒸發(fā)法 真空度 2 103Pa 并五苯 P3HT 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 OTFT電學(xué)特性研究 ? 測試平臺 Vgs固定 輸出特性曲線 VDS固定 轉(zhuǎn)移特性曲線 氣敏測試： 動態(tài)配氣裝置 Q（ VDS,VGS, IDS） IDS~time Vgs0, Vds0, S接地 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? IV特性 ? P3HTTFT 柵壓調(diào)制微弱 SiO2 400 200nm 200nm Vgs改變 橫軸偏移 原因：表面殘留電荷或邊緣電荷過多 辦法：氬或 NH3等離子轟擊表面處理 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 輸出特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線 線性區(qū) VDSVGSVTH 飽和區(qū) VDS≥VGSVTH 2,2???????????gVsa tdisa tIZCL?μFET= 104cm2/Vs VTH=15V NO2氣敏測試的基點(diǎn) 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 并五苯 P3HT 驅(qū)動電壓較小 漏電流 ≠0未再提純，雜質(zhì)能級導(dǎo)電 NH3和有機(jī)蒸氣測試基點(diǎn) IDS較大 μA量級 開關(guān)比小 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 有源層表征分析 ? P3HT ? UVVis分析 特征峰 溶液 450nm 旋涂 520nm 引用 544nm 紅移 94nm+譜帶變寬 原因：固態(tài)薄膜中噻吩骨干共面性增加 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? AFM分析 ? XRD分析 平均粗糙度 Ra= 均方根粗糙度 RMS= 高低起伏 PV: 粒徑： 220nm 非晶態(tài) 原因：旋涂溶劑蒸發(fā)過快 鏈的隨機(jī)排列 差的分子有序性 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 并五苯 ? UVVis 特征吸收峰 541， 580， 627， 663nm 吸收率不同 薄膜厚度不同 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? AFM 粒徑 200nm 平整 均勻 高度有序 連續(xù)性好、有序度高 μFET 較高 Ra= nm RMS= nm 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? XRD 引用 2θ=(001)晶面 d= 2θ= d= 多晶形貌 較好的結(jié)晶取向 晶粒尺寸較大，結(jié)晶度高 μFET較高 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 OTFT氣敏特性測試 ? P3HTTFT傳感器 氣敏特性研究 NO2氣體 NH3氣體 有機(jī)蒸氣 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 P3HTTFT對 NO2的響應(yīng) ? 80ppm NO2 引用 P3HTTFTwater and milk Vds=15v,Vgs=5v 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 相對響應(yīng) S ? ?? ? ? ?? ?2222 NININOINIISDSDSDSDSDS ????? ? ? ?22 NINOII DSDSDS ???敏感機(jī)理： NO2 氧化性氣體 摻雜效應(yīng) 表面電荷去俘獲 +陷阱中和 μ， IDS增大 電子科技大學(xué) 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 柵壓調(diào)制曲線 靈敏度曲線 Vgs=5v 相關(guān)系數(shù) R= 濃度（ ppm) △ IDS(nA) 20 50 60 8