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研究生： 游騰德
Teng-Te Yu
論文名稱： 以溶膠凝膠法製備氧化鎢薄膜應用於二氧化氮氣體感測器之研究
Preparation of tungsten oxide thin film by sol-gel method for nitrogen dioxides gas sensor application
指導教授： 程金保
Cheng, Chin-Pao
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 72
中文關鍵詞： 氧化鎢 、二氧化氮 、氣體感測 、溶膠凝膠法
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：195  下載：14 
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    • 本研究以金屬烷氧化合物(M-OR) 為前驅粉體製作氧化鎢薄膜鍍液，前
    驅溶液以異丙醇為溶劑，使用旋塗方式將氧化鎢薄膜塗佈於具有指叉電極之
    氧化矽基板上，比較氧化鎢薄膜不同溫度退火及不同退火氣氛條件（大氣退
    火、真空退火與氧氣氛退火）之氣體感測性質分析。本研究中使用AFM、
    SEM 與XRD 觀察鍍膜表面形貌與微結構，並觀察各項性質隊氣體感測之影
    響。
    由SEM 觀察薄膜表面形貌發現本實驗所製備之氧化鎢薄膜表面皆具有
    微小裂縫與微孔現象，有利於感測氣體的吸附。實驗結果顯示，本實驗所製
    備之WO3 經大氣400℃退火一小時熱處理後得monoclinic 結構，隨退火溫度
    升高其晶粒隨之增大。對NO2 氣體感測之靈敏度在200℃以下隨操作溫度升
    高而增加，於200℃操作時有最大之靈敏度，之後隨操作溫度升高而下降，
    而氣體感測反應時間與回復時間隨溫度升高而縮短。氧化鎢薄膜經不同氣氛
    退火後，以大氣退火其靈敏度最佳、真空退火次之而氧氣氛退火最差。

    第1 章 序論.........................................................1 1.1 前言.......................................................1 1.2 氣體感測器........................................................2 1.3 金屬氧化物半導體氣體感測器...........................................................3 1.4 研究動機與目的...................................................................................3 第2 章 理論基礎與文獻回顧...........................................................................6 2.1 三氧化鎢的基本性質...........................................................................6 2.2 金屬氧化物半導體型氣體感測器原理...............................................7 2.3 WO3 薄膜感測器之相關研究..............................................................9 2.4 鍍膜技術.............................................................................................10 2.5 溶膠凝膠法製備原理.........................................................................13 第3 章 實驗方法與步驟.................................................................................18 3.1 實驗藥品及儀器.................................................................................18 3.1.1 實驗基板: .......................................................................................18 IV 3.1.2 前驅粉體及鍍液配方.....................................................................19 3.1.3 氣體原料.........................................................................................20 3.1.4 實驗使用儀器.................................................................................20 3.2 整體實驗流程圖.................................................................................21 3.3 實驗方法.............................................................................................22 3.3.1 前驅粉體製備.................................................................................22 3.3.2 前驅鍍液調配.................................................................................24 3.3.3 清洗試片.........................................................................................24 3.3.4 覆膜方法.........................................................................................25 3.3.5 氣體感測器結構.............................................................................28 3.4 高溫退火處理.....................................................................................29 3.5 性質鑑定.............................................................................................30 3.5.1 薄膜性質觀察分析.........................................................................30 3.5.1.1 原子力顯微鏡........................................................................30 3.5.1.2 掃瞄式電子顯微鏡................................................................31 3.5.1.3 X-Ray 繞射分析...................................................................32 3.5.1.4 拉曼散射光譜分析................................................................33 3.5.2 氣體感測靈敏度之量測.................................................................34 第4 章 結果與討論.........................................................................................36 4.1 AFM 表面粗糙度與膜厚量測...........................................................36 4.2 SEM 表面形貌觀察...........................................................................40 4.3 XRD 薄膜表面微結構觀察...............................................................44 4.4 拉曼光譜分析.....................................................................................46 V 4.5 氣體感測性質量測.............................................................................47 4.5.1 元件之最適工作溫度分析............................................................48 4.5.2 不同濃度之靈敏度分析.................................................................52 4.5.3 不同退火溫度之靈敏度分析........................................................54 4.5.4 不同氣氛下退火之靈敏度分析....................................................56 第5 章 結論與展望.........................................................................................58 5.1 結論.....................................................................................................58 5.2 未來展望.............................................................................................59

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