新型Ti1-xZnxO2薄膜器件的设计与制备及其在氨气传感性能提升中的应用研究

本文系统研究了通过喷雾热解技术制备的锌掺杂二氧化钛（Ti1-xZnxO2）薄膜，重点分析了其结构特性、表面形貌、光学性能及气敏响应机制。研究显示3 wt.% Zn掺杂样品在室温下对氨气（NH3）表现出优异传感性能（响应值1590，响应/恢复时间7.8/10秒），为开发低成本、高性能金属氧化物半导体（MOS）气体传感器提供了新策略。

　　

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Material Synthesis

采用喷雾热解技术（NSP）制备了Ti_1-xZn_xO₂（x=0至5 wt.%）薄膜。以钛酸四异丙酯（TTIP）为前体，溶解于乙醇与乙酰丙酮混合溶剂（体积比4:1），在450°C加热基板上沉积。锌掺杂通过添加乙酸锌实现，薄膜经退火处理后完成制备。

Phase Analysis

X射线衍射分析表明所有样品均呈现锐钛矿相四方晶系结构。Zn掺杂量为3 wt.%时出现最高结晶度，晶粒尺寸增大且（101）晶面衍射峰增强，表明锌成功掺入TiO₂晶格。

Conclusion

研究表明，通过喷雾热解技术制备的3 wt.%锌掺杂TiO₂薄膜具有优化的结晶性和氧空位浓度，在室温氨气检测中展现高响应值、快速响应/恢复特性及稳定性，突破了传统TiO₂传感器的高温工作限制。