絡合-聚合法制備LaFeO-,3-半導體薄膜及其丙酮氣體敏感性能研究.pdf

1、本研究采用絡合-聚合法制備了LaFeO3薄膜，并對其制備過程和對丙酮的氣敏機理進行了討論，揭示了LaFeO3薄膜組成-工藝-結構-氣敏性能的內在聯(lián)系。 以La(NO3)3和FeCl3等無機鹽為原料，以檸檬酸為絡合劑，乙二醇作交聯(lián)劑，配制成濃度為0.3mol/L的前驅體水溶液，在Al2O3基片上經(jīng)過浸漬-提拉、干燥、預處理和燒結等過程制備了高質量納米晶鈣鈦礦相LaFeO3薄膜。用FT-IR吸收光譜分析了前驅體的結構，以TG-DTA

2、分析討論了前驅體在燒結過程中的變化，用SEM表征了薄膜的表面形貌。發(fā)現(xiàn)燒結溫度、Al2O3基片粗糙度和前驅體溶液濃度是關鍵的影響因素，并對其進行了討論。提出絡合-聚合法制備LaFeO3薄膜的動力學模型：(1)溶液膜向凝膠膜的轉變，(2)凝膠膜分解形成La-Fe-O非晶態(tài)膜，(3)La-Fe-O非晶態(tài)膜析晶，(4)多晶膜中晶粒的生長。 采用絡合-聚合法制備的LaFeO3薄膜對丙酮氣體有良好的敏感性能：在測量溫度為350℃時，對濃度

3、為80ppm的丙酮氣體的靈敏度高達315，響應時間不超過15s。從缺陷和載流子的性質與濃度入手討論了LaFeO3薄膜的導電機制和氣敏機理。通過反復試驗，發(fā)現(xiàn)薄膜的燒結制備溫度，表面結構及其測量溫度是影響LaFeO3薄膜對丙酮氣敏性能的主要因素，并進行了深入的研究。用Cu2+摻雜取代Fe3+離子對LaFeO3薄膜進行改性，明顯改善其阻溫特性，擴大了測量溫度范圍，提高了低溫范圍的恢復速度和穩(wěn)定性。LaFe0.95Cu0.05O3薄膜的靈敏度