【正文】 技術(shù)最重要的內(nèi)容，也是我們研究的主要內(nèi)容。 納米技術(shù)的概念最早由加州理工大學的費曼教授在 1959 年提出的，這一概念在 1990 年由 IBM 公司的科學家做出了證明。納米技術(shù)是一種高新技術(shù)，應用前景廣闊，屬于朝陽產(chǎn)業(yè)，人們的研究主要集中在基礎(chǔ)的理論研究和實際應用兩個方面。 納米技術(shù)的含義 納米（ nm），一種長度單位， 1 nm=109 m 的長度。但是，對納米材料進行簡單的加 工并不能稱之為納米技術(shù)，因為它沒有表現(xiàn)出任何新的結(jié)構(gòu)和性能。其中，納米物理學和納米化學是納米技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而納米電子學是納米技術(shù)最重要的內(nèi)容。納米材料主要以下幾個性質(zhì)： ① 表面效應 又稱界面效應，是指納米晶體微粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨微粒半徑變小而急劇增大后所引起納米材料的性質(zhì)上的變化 [8]。 ② 小尺寸效應 當顆粒的尺寸變小，會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象：一種是物體的性質(zhì)不發(fā)生變化，另一種就是物體的性質(zhì)發(fā)生變化：顆粒的邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁等性能呈現(xiàn)出異常 的現(xiàn)象周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁等性能呈現(xiàn)出異常的現(xiàn)象 [10]—— 這就是小尺寸效應。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應 [10]。高能帶隙使得ZnO 的導電性好，維持電場能力強和擊穿電壓高。 圖 氧化鋅晶體有三 種結(jié)構(gòu)，如圖 所示，從左到右依次是：八面體結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)、六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu) [12]。閃鋅礦結(jié)構(gòu)每個鋅或氧原子都與相鄰原子以離子鍵結(jié)合 [13]，形成正四面體結(jié)構(gòu)，也有中心對稱性，因而具有壓電效應，這也是 ZnO 晶體壓電張量高 第 8 頁（ 共 27 頁） 的原因之一。 ZnO 納米材料的分類 納米材料可以按照維數(shù)分為三類： ① 零維，納米 材料的三維空間尺度均在納米尺度的范圍內(nèi)，如納米顆粒，納米團簇； ② 一維，納米材料的三維空間尺度有兩維尺度在納米尺度范圍內(nèi) [15]，如納米絲，納米管，納米棒； ③ 納米材料的三維空間尺度有一維尺度在納米尺度范圍內(nèi)，有一維納米棒組成陣列和多空薄膜，片花狀結(jié)構(gòu)，如超薄膜，多層膜，超晶格 [16]。目前， 第 10 頁（ 共 27 頁） 傳感器向智能化、數(shù)字化，迷你化的方向發(fā)展。我們主要用電阻型傳感器，在這三種中，燒結(jié)型傳感器因其獨特的優(yōu)勢：開發(fā)研制的早，制作過程可控，便于攜帶，市面上流行的比較多。相對于其他傳感器，金屬氧化物半導體氣體傳感器具有許多優(yōu)勢：首先，金屬氧化物氣體傳感器靈敏度高，對于對于污染環(huán)境的殺手 —— 氮的氧化物和硫的氧化物等氣體，靈敏度可以達到 ppb 等級；其次，反應和恢復時間都很短，以最少幾秒和最多幾十秒的速度讓其他傳感器甘拜下風；而且，金屬氧化物半導體材料都是固體，適合帶出去，也方便進行二次檢測，這是其他傳感器所不具備的優(yōu)勢；耗電量少，使用期限長，電路簡潔易懂，價格適中?；瘜W法包括氣相沉淀法，溶膠 凝膠法（ Solgel），水熱法 [20]。 眾所周知，不同的合成方法，會對納米材料的形貌，尺寸產(chǎn)生影響，進而影響到納米材料的性能。 水熱法是指物質(zhì)在高溫和強壓的水溶液中進行的化學反應。 X 射線衍射儀（ XRD，型號 DIFFRACTOMETER6000 型），透射電子顯微鏡（ TEM，型號 : G2 F20 STWIN），掃描電子顯微鏡（ SEM，型號 LE840EQD， LG Display），反應釜（可自行設(shè)定反應溫度，不允許透氣），室溫熒光光譜，去離子水，干燥箱，離心機，馬弗爐 [22]。在化學反應時， OH 與 Zn2+結(jié)合生成Zn(OH)2 絡合物， Zn(OH)2 絡合物脫去一分子的 H2O 形成 ZnO。 X 射線衍射儀（ XRD）利用衍射原理，可以觀察到某些由于突然減速而使外層電子遷躍的電子流。目前 TEM 的分辨力可達 nm。 第 16 頁（ 共 27 頁） 圖 圖 反應釜結(jié)構(gòu)圖 從圖 中可以看出組成反應釜的器件眾多，由防爆機、減速器、攪拌器及冷卻裝置、接地設(shè)備、測溫設(shè)備等組成。C 的密封干燥干燥箱中，反應 24 h，自然冷卻至室溫。 實驗結(jié)果分析與討論 將所的樣品的晶體結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)和形貌，分別用 X 射線衍射儀（ XRD， D/MAX2500 型衍射儀， Cu 的射線 ， λ=），掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡進行表征。 第 18 頁（ 共 27 頁） 圖 所的樣品的形貌特征 從圖 我們可以清楚的觀察到，樣品結(jié)構(gòu)與 SEM 圖一致。 ZnO 氣體傳感器的氣敏機理 圖 從圖中我們可以看到，一個長約 10 mm 的環(huán)形氧化鋁陶瓷管，陶瓷管，上下有四個 Pt 導線，左右有兩個 Ni— Cr 的電極。我們根據(jù)電信號的強弱判斷氣體的相關(guān)信息。當氧化物與還原 性氣體（氫氣，一氧化碳，硫化氫等）接觸是時電子從還原性氣體轉(zhuǎn)移到氧化物表面，兩者發(fā)生氧化還原反應，氧化物帶負電荷，導致金屬氧化物電阻率發(fā)生變化，在氧化物表面與內(nèi)部形成電場，這一電場可以阻止電子從還原性氣體向金屬氧化物轉(zhuǎn)移，維持金屬氧化物內(nèi)外的平衡狀態(tài)。 靈敏度是指被測氣體的濃度變化引起元件阻值的變化的程度 [26]。我們定義，氣敏元件在空氣中的阻值為 Ra，在不同濃度的待測氣體中阻值為 Rg，因此，氣敏元件的靈敏度可以定義為S=Ra/Rg[27]。很明顯，所制備的傳感器對硫化氫H2S 響應良好，靈敏度高，而對其他幾種氣體反應不明顯。 圖 ZnO對不同氣體的響應程度 第 22 頁（ 共 27 頁） 圖 溫度對 ZnO靈敏度的影響 圖 是所制得傳感器對同一濃度的不同濃度的氣體（上邊為乙醇，下面是丙酮）的靈敏度與工作溫度的關(guān)系曲線。不同溫度下的氣體對同一傳感器影響也大不相同。丙酮傳感器的靈敏度在 263℃靈敏度最大。當溫度過高時 ZnO 表面原子的 第 23 頁（ 共 27 頁） 性能會遭到破壞，氧氣受熱膨脹，與傳感器的接觸面積減小，吸附氧氣的數(shù)量也會減少，進而影響傳感器響應速度。結(jié)果表明，氧化鋅納米材料氣體傳感器在 150℃ 時，對 H2S 有較好的選擇性，靈敏度。詳細分析了氧化鋅納米材料的生長機理，并且討論了它的靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性以及對氣體的響應時間和反應速度。但是，納米技術(shù)的應用剛剛起步，需要我們深入研究探討。這些問題一旦解決，納米技術(shù)的發(fā)展就會如虎添翼，突飛猛進。 The sensor。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（ 論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 第 30 頁（ 共 27 頁） 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程 序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于