磁控溅射NiO@In2O3 p-n结空心球阵列薄膜增强正丁醇气体传感性能研究

本文通过模板辅助磁控溅射技术成功制备了NiO@In2O3 p-n结空心球阵列薄膜气体传感器，解决了传统手工涂覆法存在的敏感层厚度不均和性能不稳定问题。研究显示，该传感器对100 ppm正丁醇的响应值（Ra/Rg=225）是纯In2O3的4倍，检测限低至25 ppb，兼具优异的选择性、稳定性和响应/恢复特性，为高性能气体传感器的可控制备提供了新策略。

　　

Highlight

通过界面自组装在金叉指电极上制备有序单层聚苯乙烯微球阵列

聚苯乙烯微球（PS）模板的制备过程如图1所示。首先，将直径2 μm的PS水悬浮液（按我们先前工作[19]所述方法合成）与无水乙醇按体积比2:3混合形成均质溶液。随后，将清洁后的金叉指电极基底（购自北京中科瑞晶科技有限公司，尺寸：8 mm × 4 mm；具有五对指状电极，指长2.4 mm，宽度...

形貌与结构特征

PS球的直径和In₂O₃空心球的壁厚（由溅射时间决定）显著影响薄膜形貌和气敏性能。本研究采用2 μm直径的PS球，并将In₂O₃溅射时间设定为50分钟。详细优化过程见支撑材料。

图3展示了四个样品的X射线衍射（XRD）图谱。2θ=33.1°处的峰对应Si衬底的(201)晶面。

结论

通过结合胶体模板法与磁控溅射技术，成功制备了NiO@In₂O₃空心球阵列气体传感器。通过控制NiO溅射时间调节异质结含量。与纯In₂O₃空心球阵列相比，3-NiO@In₂O₃空心球阵列气体传感器在最佳温度（350°C）下对100 ppm正丁醇的响应值达到225，是纯In₂O₃的4倍。该传感器还展现出优异的...