高性能CeO_2纳米颗粒湿度传感器研究

【摘要】如今,湿度传感器已经在工业生产、环境检测等方面得到广泛应用。干燥的空气容易产生静电,对电子芯片、计算机磁盘、纸张、塑料材料等有不利的影响。湿度是在25%RH和60%RH之间是最适合人类生活的环境。环境的湿度不仅影响着产品的质量还影响着人类的健康。所以,湿度的检测和控制在生产生活中有着非常重要的作用。只有开发高性能的湿度传感器,才能够实现对湿度进行严格监测及控制。由于纳米材料具有比表面积大、尺寸和形貌可控等特点,近年来一直受到传感器研究领域的关注。纳米材料制作的湿度传感器具有响应速度快,灵敏度高等优点。Ce02作为一种典型的功能型稀土氧化物,在燃料电池、紫外探测、能量转换、氧存贮电容、水处理、有机染料去除等领域都有广泛应用。但是在湿度传感器领域却研究比较少,虽然存在对二氧化铈湿度特性的研究,但是湿度响应、响应时间、恢复时间、重复性等特性都没有讨论。本文首先利用水热法成功制备高纯度的二氧化铈纳米颗粒,利用XRD材料表征结果分析了Ce02晶体结构；具有高纯度方萤石结构；利用SEM、TEM等表征观察材料的形貌：平均粒径在5nm到l0nm之间；利用二氧化铈纳米颗粒制作了湿度传感器。在33%到97%RH之间,随着湿度增加,传感器的灵敏度成指数变化；响应时间从11s增大到64s；从恢复时间从11s增大到34s；电导从5.8E-10S增大到3.8E-8S。此外传感器体现了重复性好、湿度响应范围大(11-97%RH)等特点。文章同时用离子导电解释了传感器灵敏度指数变化的现象。实验结果表明用水热法合成的二氧化铈纳米材料可以作为制备湿度传感器的材料。
【作者】王清爽；
【导师】王太宏；
【作者基本信息】厦门大学，微电子与固体电子学，2014，硕士
【关键词】CeO2纳米颗粒；湿度传感器；水热法；

【参考文献】
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