结构-性质关系以及通过改变氧气流量沉积的反应溅射NiO薄膜的毒性气体传感能力

《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Structure–Property Relationships and Toxic Gas Sensing Ability of Reactively Sputtered NiO Thin Films Deposited with Variation in O2 Gas Flow

NiO薄膜通过反应磁控溅射（直流100W，固定Ar流量，室温无退火）制备，研究不同氧气分压下薄膜的结构、光学、形貌及电学性能变化。发现氧流量增加会降低生长速率和晶粒尺寸，提升光学透射率和电阻率，并观察到特定流量比下薄膜对NO2气体具有高选择性响应和完全可恢复特性，形成高效节能传感器系统。

　　

摘要

采用反应磁控溅射法，在100瓦直流功率下使用四种不同的氧气分压对Ni靶材进行溅射，同时保持氩气流量恒定，从而制备了NiO薄膜。薄膜在室温下沉积在玻璃基底上，无需进一步退火处理。研究了不同气体流量比对薄膜的结构、光学、形貌和电学性能的影响。所有薄膜均结晶为立方相，对应于块状NiO的晶面，生长方向优先为(200)方向。随着氧气流量的增加，薄膜的生长速率和晶粒尺寸减小，光学透射率提高，表面结构发生变化，电阻率增大。这些纳米结构薄膜还经过了毒性气体敏感性的测试。本文发现，在特定的气体流量比下，相应的NiO薄膜在室温下对NO₂气体具有非常优异的检测灵敏度，从而形成了一个节能的系统。此外，该薄膜在连续暴露于不同浓度的气体后仍能完全恢复其性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。