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钒掺杂W18O49纳米线的室温p型电导与NO2敏感性能
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN304.25[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]天津大学电子信息工程学院,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61274074,61271070)和天津市自然科学基金(批准号:11JCZDJC15300)资助的课题.
中文摘要:

钨氧化物纳米线在高灵敏度低功耗气体传感器中极具应用潜力,且通过掺杂改性可进一步显著改善其敏感性能。本文以WCl6为钨源, NH4VO3为掺杂剂,采用溶剂热法合成了钒掺杂的W18O49纳米线。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱仪表征了纳米线的微结构,并利用静态气敏性能测试系统评价了掺杂纳米线的NO2敏感性能。研究结果表明:五价钒离子受主掺杂进入氧化钨晶格结构,抑制了纳米线沿轴向的生长并导致了纳米线束的二次集聚;室温下,钒掺杂W18O49纳米线接触NO2气体后表现出反常的p型响应特性;随工作温度逐渐升高至约110?C时,发生从p型到n型的电导特性转变;该掺杂纳米线气敏元件对浓度低至80 ppb (1 ppb=10?9)的NO2气体具有明显的室温敏感响应和良好的响应稳定性。分析并探讨了钒掺杂W18 O49纳米线的高室温敏感特性及其p-n电导转型机理,认为钒掺杂W18 O49纳米线在室温下的良好敏感响应及反常p型导电性与掺杂纳米线表面高密度非稳表面态诱导的低温气体强吸附有关。

英文摘要:

Tungsten oxide nanowire has a great potential application to gas sensor with high sensitivity and low power consumption. Its gas-sensing properties can be greatly improved after doping the nanowires. In this paper, vanadium (V)-doped W18O49 nanowires are synthesized by solvothermal method, with WCl6 serving as precursor and NH4VO3 as dopant. The microstructures of the pure and the doped nanowires are characterized by using SEM, TEM, XRD, and XPS techniques, and the NO2-sensing properties are evaluated in a static gas-sensing measurement system. The obtained results indicate that the introduction of V dopant suppresses the growth of one-dimensional nanowires along their axis direction and causes the secondary assembly of nanowires bundles. At room temperature, the V-doped W18O49 nanowires show an abnormal p-type response characteristic upon being exposed to NO2 gas, and a conductivity transition from p-to n-type occurs when operating temperature is raised to about 110 ?C. The doped nanowires-based sensor exhibits obvious sensitivity and good response stability to dilute NO2 gas of 80 ppb at room temperature. The origin for the p-n conductivity transition and the high sensitivity at room temperature for the V-doped W18O49 nanowires are analyzed, and they can be attributed to the strong surface adsorption of oxygen and NO2 molecules due to the large density of unstable surface states.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 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,美国科学引文索引(扩展库),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),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876