多孔硅氣體傳感器的設計和實驗研究.pdf

1、多孔硅薄膜傳感技術是20世紀90年代發(fā)展起來的一門嶄新的傳感器技術。早期的傳感技術研究大多集中在多孔硅的電學特性變化來實現對易揮發(fā)有機氣體的探測。但是在惡略環(huán)境下，電學接觸會引發(fā)爆炸或火災。因而，基于多孔硅光學特性的硅傳感技術研究具有很大的應用價值。 本文首先從多孔硅光學特性參數的概念入手，利用Kramers-Kroning關系得到這些光學參數之間的聯(lián)系；用光度法推導出利用多孔硅的反射譜求取光學常數的過程。 然后，文章采

2、用制備出性能優(yōu)良的多孔硅，并搭建多孔硅反射譜測量系統(tǒng)，測量其反射譜；根據推導的光學常數間關系，從實驗的角度確定了實驗用多孔硅試樣的光學特性譜圖，從而得出入射波長和孔隙率對其光學性能的影響，為進一步優(yōu)化多孔硅光學性能，研究基于光學性能的多孔硅氣體傳感器打下基礎。 最后，以幾種易揮發(fā)、易爆炸有機氣體為例，利用多孔硅反射譜的漂移進行了多孔硅作為氣體傳感器實驗研究。同時，將多孔硅看作一維光子晶體，利用傳輸矩陣的方法仿真了多孔硅氣體傳感器

3、的反射譜及有機氣體作用后的反射譜特性。 多孔硅的性能不穩(wěn)定，且反射譜帶寬很大，所以利用多孔硅的反射譜漂移探測有機氣體，會給實驗帶來很大的誤差。因而，本文對實驗的各方面進行了改善。采用脈沖電化學腐蝕方法制備多孔硅，用正交實驗方法優(yōu)化實驗參數，并運用陽極氧化表面處理技術對多孔硅進行后處理，采用多孔硅微腔來進行多孔硅的傳感特性研究。 與以往的研究相比，利用光學特性－反射譜的漂移研究多孔硅傳感技術是一種光學無電測量方法，避免了由