Development of High Selective and High Sensitive Air Gas Sensor for Environmental Protection by PLD Method

PLD法开发高选择性、高灵敏度环保空气气体传感器

基本信息

  • 批准号:
    13555098
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, the gas sensors based on tin dioxide (SnO_2) and tungsten oxide (WO_3) thin films doped with different amount of palladium (Pd) and gold (Au) were deposited by the PLD method. The PLD method has become a widely used technique for the deposition of thin films during the past few years due to the advantages of a simple setup, wide ranging deposition conditions, wider choice of materials and higher instantaneous deposition rates. The following conclusions can be drawn from the results.1)We have successfully deposited SnO_2 and WO_3 thin films by the pulsed Nd:YAG (532nm) and pulsed KrF excimer (248nm) laser deposition methods. The surface morphology of the films was observed by a field-emission scanning microscope (FE-SEM) and an atomic force microscope (AFM). The crystalline structure and crystallographic orientation were characterized by GXRD and the composition of the films was measured by X-ray photbelectron spectroscopy (XPS).2)We have successfully prepared H_2 sens … More itive SnO_2-Pd thin films using the new PLD method combined with d.c. sputtering. The films have a polycrystalline structure which is suitable for gas sensing. The Pd atomic concentration of the SnO_2-Pd film depends on the Pd sputtering discharge power. The gas sensitivity of the SnO_2-Pd film prepared using new.PLD method was increased with the sputtering discharge power of Pd.3)We have synthesized NOx sensitive WO_3-Au and WO_3-Pd thin films using new PLD method. The gas sensitivity of the WO_3-Au thin film prepared using new PLD method for 200ppm NO_2 gas was increased with the sputtering power of Au at the range of 3.5 -5 W.4)We prepared CrC, TiC, CN, cBN, TaN films as a hard material and TiO_2 films as a photocatalyst by PLD method. These processes were compared with the SnO_2 and WO_3 thin film gas sensor preparation process.Our experiments show that our new PLD process is simple and effective technique to fabricate high-quality thin film gas sensors. It might be very important to study PLD process scientifically and industrially. Less
本研究采用PLD法制备了掺杂不同量钯(Pd)和金(Au)的二氧化锡(SnO_2)和氧化钨(WO_3)薄膜。在过去的几年里,PLD方法由于其简单的设置、广泛的沉积条件、更广泛的材料选择和更高的瞬时沉积速率等优点,已成为一种广泛应用的薄膜沉积技术。从结果中可以得出以下结论。1)采用脉冲Nd:YAG (532nm)和脉冲KrF准分子(248nm)激光沉积方法成功制备了SnO_2和WO_3薄膜。采用场发射扫描显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了膜的表面形貌。用GXRD对薄膜的晶体结构和取向进行了表征,并用x射线光电子能谱(XPS)对薄膜的组成进行了测定。2)采用新的PLD方法结合直流溅射技术,成功制备了H_2传感器和更敏感的SnO_2-Pd薄膜。该薄膜具有适合于气体传感的多晶结构。SnO_2-Pd薄膜的Pd原子浓度与Pd溅射放电功率有关。研究了新制备的SnO_2-Pd薄膜的气敏性。PLD方法随着pd的溅射放电功率的增加而增加。3)我们利用新的PLD方法合成了对NOx敏感的WO_3-Au和WO_3-Pd薄膜。采用PLD法制备的WO_3-Au薄膜在200ppm NO_2气体中气敏性提高,Au的溅射功率在3.5 ~ 5 w范围内。4)采用PLD法制备了CrC、TiC、CN、cBN、TaN薄膜作为硬材料,TiO_2薄膜作为光催化剂。并与SnO_2和WO_3薄膜气体传感器的制备工艺进行了比较。实验结果表明,该工艺是制作高质量薄膜气体传感器的一种简单有效的工艺。对可编程逻辑器件工艺的科学研究和工业应用具有重要意义。少

项目成果

期刊论文数量(110)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Y.Suda: "Crystalline Silicon Nitride Thin Films Grown by Pulsed YAG Laser Deposition"NanoStructured Phys.. Vol.12. 391-394 (1999)
Y.Suda:“脉冲 YAG 激光沉积生长的结晶氮化硅薄膜”NanoStructured Phys.. Vol.12。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kawsaki: "NOx gas sensing properties of tungsten oxide thin films synthesized by pulsed laser deposition method"Applied Surface Science. Vol.197-198. 547-551 (2002)
H.Kawsaki:“脉冲激光沉积法合成的氧化钨薄膜的氮氧化物气体传感特性”应用表面科学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Suda: "Characteristics of TiO_2 Thin Films as a Photocatalyst Using a Pulsed Laser Deposition Method"Journal of the Surface Finishing Society. Vol.54. 754-757 (2003)
Y.Suda:“使用脉冲激光沉积方法作为光催化剂的TiO_2薄膜的特性”表面处理学会杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kawasaki: "Properties of metal doped tungsten oxide thin films for NOx gas sensors grown by PLD method combined with sputtering process"Sensors and Actuators B: Chemical. Vol.100. 266-269 (2004)
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
  • 通讯作者:
須田義昭: "PLD法による酸化スズ(SnO_2)薄膜ガスセンサの作製"電気学会論文誌C. 123巻,2号. 222-227 (2003)
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