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Chlorine gas sensors using hybrid organic semiconductors of PANI/ZnPcCl_(16)
  • ISSN号:1674-4926
  • 期刊名称:《半导体学报:英文版》
  • 时间:0
  • 分类:TP212.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]东北电力大学化学工程学院,吉林吉林132012, [2]哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150080
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.60772019);国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2006AA040101-05)
中文摘要:

利用多孔上电极叠层微结构,以真空镀膜技术形成气敏膜,采用MEMS微加工技术研制了气体传感器。依据等效电路和工艺边界条件,通过电导公式推导出传感器的输出电导提高了10^3倍,解决了有机半导体的信号采集问题。通过SEM微观形貌,确认蒸发电流100~120A、蒸发时间8~12s为电极成膜最佳条件;气敏膜表面呈现二次化学反应融合的200nm左右“米粒状”活性颗粒状态,均匀一致,孔隙有序。测试结果表明:比例系数为0.15~0.35的硫酸掺杂CuPcxPANI1-x对SO2有最佳的灵敏度;考虑到减少H2S气体干扰,选择CuPc0.35PANI0.65为气敏材料,在加热电压VH为1~2.5V时提高了传感器的灵敏度特性和响应恢复特性,响应时间为30s;传感器输出特性为单对数线性关系,检测范围为0~200×10^-6;经6个月的稳定性考核,其输出阻抗漂移≤±5%,灵敏度漂移≤10%。

英文摘要:

Aimed at the technical difficulty of low electric conductivity of novel organic semiconductor, a kind of laminated microstructure on porous upper electrode was brought forward. A gas sensitive film was formed using vacuum deposition,then, a gas sensor was developed by MEMS micro-fabrication. According to the equivalent circuit and the technologic boundary condition, the output conductance of the sensor has increased by 1 000 times derived by a conductance formula,which solves the signal gathering problem of organic semiconductor. SEM microcosmic pattern indicates that the best condition is the evaporating electric current of 100-120 A,and evaporating time of 8-12 s. On that condition, the surface of gas sensitive film is covered with activated granules inosculated by the secondary chemical reaction,like rice grain in uniform distribution and ordered holes. The testing result indicates that vitriol doped CuPcxPANI1-x with proportionality coefficient of 0.15-0.35 has the best sensitivity to SO2. The CuPc0.35 PANI0.65 is selected in order to reduce the interference of H2S. When heating voltage VH is 1-2. 5 V, sensitivity and responsive restorability will be enhanced and responsive time is 30 s. The output characteristic of sensor is single linear logarithmic, the detecting range is 0-200×10^-6. Through stability examination for six months, output impedance shift and sensitivity are less than or equal to ±5% and 10%, respectively.

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期刊信息
  • 《半导体学报:英文版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国电子学会 中国科学院半导体研究所
  • 主编:李树深
  • 地址:北京912信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:cjs@semi.ac.cn
  • 电话:010-82304277
  • 国际标准刊号:ISSN:1674-4926
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5781/TN
  • 邮发代号:2-184
  • 获奖情况:
  • 90年获中科院优秀期刊二等奖,92年获国家科委、中共中央宣传部和国家新闻出版署...,97年国家科委、中共中央中宣传部和国家新出版署三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:7754