1. 研究目的与意义（文献综述）

由于近几十年来对环境和空气质量恶化的越来越关注，存在对高性能检测和监测装置的巨大需求。基于半导体氧化物的气体传感器由于其直接的原理，低成本，简单的结构和易于制造，已经为各种有毒，有害或爆炸性气体带来广泛的应用前景。金属氧化物半导体（mos）气体感测材料已被广泛研究并用于检测各种类型的气体，这是由于其稳定的化学传导性质，其可逆地转化表面上的化学作用并导致电导率的改变。这种气体传感器最重要的参数是灵敏度，选择性，响应速度和稳定性（缩写为4s）。二氧化锡（sno₂）是最好理解的和商业上使用的半导体金属氧化物材料，因为许多优点包括低成本，对各种还原/氧化气体的高灵敏度和与微细加工工艺的兼容性。然而，其气体感测性能仍然需要进一步改进以用于对特定气体的选择性和特异性检测。

提高金属氧化物气体传感器的选择性的方法有很多，例如表面改性和掺杂过渡金属和贵金属。但是在涉及混合气体例如来自液体的气体的情况下，单个传感器的选择性仍然是不能实现的。因此，需要多个气体传感器来安装在一起以便提高区分气体的能力。已经使用五种不同传感器（sno₂，zno，wo₃，cuo和in₂o₃）的组合取得了进展，以便识别氮氧化物，二氧化硫和其他气体污染物。结果表明，与各个传感器相比，cuo zno in₂o₃组合具有4-10％的分类改进。然而，存在的问题是该方法不能实现高度集成，小型化或足够低的功率。丝网印刷技术是各种厚膜电子器件中最广泛使用的方法之一。但是在传感器阵列的制造过程中，丝网印刷机此时只能印出一种敏感材料。难以实现固定点的生产和固定的组件。当制造具有不同敏感膜的阵列时必须多次印刷，这对于工业来说太复杂。

为了解决上述问题，本课题采用一种结合了表面改性和丝网印刷的优点的新方法——微滴掺杂法。通过对sno₂厚膜注入不同体积的过渡金属及贵金属的盐溶液，来研究不同金属对传感器阵列的影响规律。使用扫描电子显微镜（sem）来表征已经成功的敏化膜的表面形态。通过溶液的注入，及获得的阵列来测试气体。考虑到技术的复杂性，在本研究中使用四传感器阵列，并且通过计算欧氏距离(sed)值来优化膜的组合。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以sncl₂·2h₂o为原料制备纳米sno₂粉末。采用丝网印刷技术制备厚膜纳米sno₂气敏元件，并对制备成功的气敏元件采用微滴掺杂法进行不同元素的掺杂；

材料表征：通过xrd、sem、tem分析掺杂后sno₂膜的形态。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－7周：按照设计方案，完成材料、传感器制备。
第8－11周：SEM分析、氢气、VOCs气敏性能测量。
第12－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。
第15周：论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] can li, shunping zhang, mulinhu, changsheng xie. nanostructural zno based coplanar gas sensor arrays fromthe injection of metal chloride solutions: device processing, gas-sensingproperties and selectivity in liquors applications [j]. sensors and actuatorsb, 2011, 153: 415-420.
[2] zhidong lin, na li, zhe chen, ping fu. the effect of ni dopingconcentration on the gas sensing properties of ni doped sno2 [j]. sensors andactuators b, 2017, 239: 501-510.
[3] kan zhang, xin yang, yanzhe wang, yifei bing, liang qiao, zhongzhu liang,shansheng yu, yi zeng, weitao zheng. pd-loaded sno2 ultrathin nanorod-assembledhollow microspheres with the significant improvement for toluene detection [j].sensors and actuators b, 2017, 243: 465-474.

[4]kan zhanga, xin yang, yanzhe wang, yifei bing,liang qiao, zhongzhu liang, shansheng yu, yi zeng, weitao zheng.pd-loaded sno2ultrathin nanorod-assembled hollow microspheres with the significantimprovement for toluene detection. sensors and actuators b, 2017,243 : 465-474.

[5]周晓朋。二氧化锡纳米材料的制备及其气敏性能研究[d][硕士学位论文]。吉林：吉林大学，2010