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多孔电极平板结构的PdPc/H_2PtCl_6杂化有机半导体毒气传感器的研究

施云波  张洪泉  项金娟  冯侨华  胡竹平  郭建英  
【摘要】:采用“摸扳法”以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料,以N,N二甲基甲酰胺为溶剂,在N2保护和碳酸钾的催化作用下,合成了酞菁分子碎片,通过质谱分析确定了相对分子质量为243(理论值为243.34),验证了工艺过程的正确性。以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc,通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合,确定了合成反应终产物,进而以一定比例将PdPc、H2PtCl6共溶在甲醇溶液中,在30~50℃下48 h杂化合成为有机半导体气敏材料。依据欧姆定律,并以激光微加工、半导体技术设计、制作了多孔电极平板结构,增大电极面积,降低了电极间距,比常用叉指电极结构的电阻降低了103倍以上,使其电导率接近无机半导体数量级,利于后续电路信号采集。通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌,确定其为连续、多孔的表面态,气孔在0.1~2μm,既保证了导电,又有透气的特征。以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜,电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌,基本层膜厚2μm,并有0.1~5μm微球结晶体嵌入,分布匀一,呈现继续互融生长趋势。以静态法测量其气敏特性,结果表明传感器对NO2呈N型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为7.45倍;对NO呈P型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为0.25倍;响应时间为90s。对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关。

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