Sol - gel synthesis of ?-Fe2O3 nanoparticles applied to the detection of the chip-base gas sensor

摘要

為了防止人類受到有毒氣體的傷害並保護環境，有毒氣體的檢測變得越來越重要。作為多年來一直被認為是有效的感測材料氧化物之一的半導體金屬也已被廣泛研究。 本研究中一開始先利用微機電系統（MEMS）技術在六吋矽晶圓上首先在濕氧下生長出低應力的介電層，並以沉積方式製作出金屬指叉狀感測電極與微加熱器，最後使用ICP-RIE在元件背面蝕刻出懸空結構。接著，我們在微加熱器上施加電壓，之後再以熱顯像儀觀察溫度的增益變化，以便在不同溫度設定下進行接下來的量測實驗。在感測材料的合成部分，我們利用sol-gel法合成出?-Fe2O3奈米粒子，比較在不同退火溫度下的薄膜有何差異特性，結果顯示隨退火溫度升高晶粒尺寸也隨之變大。在400°C下退火一個小時，其?-Fe2O3感測層表面可獲得較多孔洞且擁有高表面積，有利於氣體的吸附。最後，在量測方面，先在大氣下做阻值的穩定化的動作，以確保元件在後續量測中所得出的結果是建立在穩定的基準層面之上。在各種氣體比較下，發現?-Fe2O3奈米薄膜對於NOx的存在有較優秀的響應值與較快的響應/恢復時間。而在工作溫度200°C及濃度50 ppb的NO環境下，其最大的響應值為48%，且具備可再現性，並擁有53 54%的穩定性。

獎項日期	2020
原文	English
監督員	Wen-Kuei Chuang (Supervisor)