CN103105421A - 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料 - Google Patents

一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料 Download PDF

Info

Publication number
CN103105421A
CN103105421A CN2013100165936A CN201310016593A CN103105421A CN 103105421 A CN103105421 A CN 103105421A CN 2013100165936 A CN2013100165936 A CN 2013100165936A CN 201310016593 A CN201310016593 A CN 201310016593A CN 103105421 A CN103105421 A CN 103105421A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gan
ga2o3
sensitive material
nanowire
gas sensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013100165936A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓干
刘丽鹏
黄辉
王兢
朱慧超
唐祯安
闫卫平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN2013100165936A priority Critical patent/CN103105421A/zh
Publication of CN103105421A publication Critical patent/CN103105421A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料，属于电子气敏器件技术领域。其特征是：将直径为50-500 nm的GaN纳米线的表面层高温氧化为一层厚度为5-20nm的Ga2O3，得到具有核壳结构GaN-Ga2O3的纳米线半导体气敏材料，该半导体气敏材料可以用于检测O2，H2，H2S，氮氧化物，各种碳氢化合物气体以及氨气等神经元有害气体。本发明的效果和益处是：载体核纳米线尺寸易于制备，而外层氧化获得的Ga2O3敏感材料厚度为5-20nm，接近德拜耗尽层的尺寸，从而获得对气体响应的高灵敏度，解决了直接制备直径为5-20nm Ga2O3纳米线的技术问题，进一步降低制备费用，节省成本。

Description

一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料
技术领域
本发明属于电子气敏器件技术领域，涉及到一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料。
背景技术
Ga2O3是一种良好的半导体金属氧化物气敏材料，对O2，H2以及各种碳氢化合物气体都有良好的响应。一般情况下，该类气敏材料的颗粒尺寸越小，对检测气体的响应灵敏度就越高。Ga2O3主要的纳米结构包括纳米颗粒和纳米线。Ga2O3的纳米颗粒的粒径可以达到10-20nm，接近德拜表面耗尽尺寸，从而可以获得很大的感应信号。但由于纳米颗粒很小，具有很大的活泼性比表面积，在高温使用或其他类似的环境下长期使用很容易发生团聚，导致传感器性能的稳定性和信号重复性变差。而具有一维结构的单根Ga2O3纳米线虽然可以克服上述颗粒团聚的问题并保持传感器的高灵敏度，但在现有工艺条件下，获得5-20nm直径的Ga2O3纳米线对工艺要求很高，从而导致传感器的成本大大增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于GaN-Ga2O3核壳结构的纳米线电阻型气敏材料。本发明要解决的技术问题是将工艺上容易获取的直径在100-500nm的GaN纳米线，经过热氧化的方法，控制GaN纳米线的浅层表面氧化条件，将GaN纳米线表面层转化为厚度在5-20nm的Ga2O3，从而获得具有核壳结构的GaN-Ga2O3纳米线。
本发明的技术方案是：用MOCVD的方法制备直径为50-500 nm，长度为3-50微米的GaN纳米线；然后在高温通O2的氛围下，用热氧化的方法将GaN纳米线表层氧化转化成一层5-20nm的Ga2O3气敏材料。附图1给出了具有核壳结构的GaN-Ga2O3纳米线结构图。利用微操纵器将其中一根核壳结构纳米线置于两个金平行电极上，组装成半导体电阻型传感器。附图2给出了组装之后的传感器结构示意图。
本发明的效果和益处是：载体核纳米线尺寸易于制备，而外层氧化获得的Ga2O3敏感材料厚度为5-20nm，接近德拜耗尽层的尺寸，从而可以获得对气体响应的高灵敏度，解决了直接制备直径为5-20nm Ga2O3纳米线的技术问题，可进一步降低制备费用，节省成本。
附图说明
附图1是具有核壳结构的GaN-Ga2O3纳米线结构示意图。
图中： 1 5-20nm厚的Ga2O3层；2 GaN纳米线核。
附图2是组装之后的传感器结构示意图。
图中：3 核壳GaN-Ga2O3纳米线；4两个平行金电极；5电绝缘衬底。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
MOCVD制备核壳纳米线敏感材料：以Si晶片作为衬底，首先在衬底上面溅射一层1-5nm的金属Ni，然后将晶片置于反应器的石英舟内，分别以NH3作为氮源，三甲基镓作为镓源，在900oC高温通H2的条件下生长5-30min，得到直径50-500 nm，长度为3-50微米的GaN纳米线；然后将所得纳米线在 200 oC到1000 oC高温通O2氛围下进行氧化，合理控制O2浓度和氧化时间，在GaN纳米线的外围生长一层厚度为5-20nm的Ga2O3层，得到具有核壳结构GaN-Ga2O3的纳米线气敏材料。
气敏性能测试：利用微操纵器将所制备的一根核壳结构纳米线置于两个金平行电极上，组装成半导体电阻型传感器。将传感器交替置于背景气体和不同浓度的待测气体如O2，H2，NH3，H2S，氮氧化物，各种碳氢化合物气体以及氨气等神经元有害气体中，测量两个金电极之间核壳外层Ga2O3层的电阻值作为传感器的感应信号。

Claims (1)

1.一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料，其特征是：将直径为50-500 nm的GaN纳米线的表面层高温氧化为一层厚度为5-20nm的Ga2O3，得到具有核壳结构GaN-Ga2O3的纳米线半导体气敏材料。
CN2013100165936A 2013-01-16 2013-01-16 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料 Pending CN103105421A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100165936A CN103105421A (zh) 2013-01-16 2013-01-16 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100165936A CN103105421A (zh) 2013-01-16 2013-01-16 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103105421A true CN103105421A (zh) 2013-05-15

Family

ID=48313431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013100165936A Pending CN103105421A (zh) 2013-01-16 2013-01-16 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103105421A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104502415A (zh) * 2015-01-25 2015-04-08 济南大学 一种基于贵金属复合材料构建的氨气传感器的制备方法
CN104897732A (zh) * 2014-03-03 2015-09-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醛气体传感器气敏膜的制备方法
CN108303449A (zh) * 2017-01-11 2018-07-20 天津大学 基于氧化钨—聚吡咯芯鞘纳米线的室温高灵敏度氨敏元件
CN109856197A (zh) * 2018-12-28 2019-06-07 海南聚能科技创新研究院有限公司 基于ZnSe/ZnO的二氧化氮气体传感器及制备工艺
CN110678990A (zh) * 2017-04-10 2020-01-10 挪威科技大学 纳米结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1694225A (zh) * 2005-05-13 2005-11-09 中国科学院上海光学精密机械研究所 GaN/β－Ga2O3复合衬底的材料及其制备方法
KR100774359B1 (ko) * 2006-10-23 2007-11-08 부산대학교 산학협력단 갈륨나이트라이드 박막 위에 에피탁셜 성장된 갈륨옥사이드투명 전계효과 트랜지스터 제조방법 및 그 트랜지스터
KR20080010062A (ko) * 2006-07-25 2008-01-30 연세대학교 산학협력단 질화갈륨/산화갈륨 나노케이블, 나노케이블을 이용한전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
CN101868862A (zh) * 2007-11-21 2010-10-20 日本轻金属株式会社 紫外线用光电探测器及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1694225A (zh) * 2005-05-13 2005-11-09 中国科学院上海光学精密机械研究所 GaN/β－Ga2O3复合衬底的材料及其制备方法
KR20080010062A (ko) * 2006-07-25 2008-01-30 연세대학교 산학협력단 질화갈륨/산화갈륨 나노케이블, 나노케이블을 이용한전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR100774359B1 (ko) * 2006-10-23 2007-11-08 부산대학교 산학협력단 갈륨나이트라이드 박막 위에 에피탁셜 성장된 갈륨옥사이드투명 전계효과 트랜지스터 제조방법 및 그 트랜지스터
CN101868862A (zh) * 2007-11-21 2010-10-20 日本轻金属株式会社 紫外线用光电探测器及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严冲等: "一维氧化镓纳米材料研究进展", 《材料导报》, vol. 20, 31 May 2006 (2006-05-31), pages 99 - 101 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897732A (zh) * 2014-03-03 2015-09-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醛气体传感器气敏膜的制备方法
CN104897732B (zh) * 2014-03-03 2017-12-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醛气体传感器气敏膜的制备方法
CN104502415A (zh) * 2015-01-25 2015-04-08 济南大学 一种基于贵金属复合材料构建的氨气传感器的制备方法
CN104502415B (zh) * 2015-01-25 2015-10-21 济南大学 一种基于贵金属复合材料构建的氨气传感器的制备方法
CN108303449A (zh) * 2017-01-11 2018-07-20 天津大学 基于氧化钨—聚吡咯芯鞘纳米线的室温高灵敏度氨敏元件
CN110678990A (zh) * 2017-04-10 2020-01-10 挪威科技大学 纳米结构
CN110678990B (zh) * 2017-04-10 2024-02-06 挪威科技大学 纳米结构
CN109856197A (zh) * 2018-12-28 2019-06-07 海南聚能科技创新研究院有限公司 基于ZnSe/ZnO的二氧化氮气体传感器及制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103105421A (zh) 一种基于GaN-Ga2O3核壳结构纳米线半导体气敏材料
Acharyya et al. Highly efficient room-temperature gas sensor based on TiO 2 nanotube-reduced graphene-oxide hybrid device
Park et al. Hydrogen sensing properties of multiple networked Nb2O5/ZnO core–shell nanorod sensors
Chiu et al. Nanostructured EGFET pH sensors with surface-passivated ZnO thin-film and nanorod array
Abdullah et al. High performance room temperature GaN-nanowires hydrogen gas sensor fabricated by chemical vapor deposition (CVD) technique
CN101811888B (zh) 一种嵌有氧化物量子点的碳纳米管复合气敏膜的制备方法
CN104237314A (zh) 一种高灵敏度室温二氧化氮气敏材料的制备方法
Zhang et al. 3D flower-like NiO hierarchical structures assembled with size-controllable 1D blocking units: gas sensing performances towards acetylene
Xing et al. Burrs-shelled SnO2@ Al2O3 nanocables for detection of 3-hydroxy-2-butanone biomarkers
WO2021232503A1 (zh) 氧化镓纳米结构器件及其制备方法和应用
Shruthi et al. Synthesis of Y2O3-ZnO nanocomposites for the enhancement of room temperature 2-methoxyethanol gas sensing performance
Du et al. Hydrogen gas sensing properties of Pd/aC: Pd/SiO2/Si structure at room temperature
Chen et al. ZnO-nanorod-based ammonia gas sensors with underlying Pt/Cr interdigitated electrodes
Xu et al. Pd-decorated 2D SnSe ultrathin film on SiO2/Si for room-temperature hydrogen detection with ultrahigh response
CN104181206B (zh) 金掺杂多孔硅/氧化钒纳米棒气敏材料的制备方法
CN106093142B (zh) 以SnO2为敏感电极的YSZ基混成电位型NH3传感器及其制备方法
Yang et al. Study of a palladium nanoparticle/indium oxide-based hydrogen gas sensor
CN101303322B (zh) Wo3厚膜气敏传感器的表面改性方法
CN204177762U (zh) 一种掺氮二氧化钛纳米管氢气传感器
Juang Ag additive and nanorod structure enhanced gas sensing properties of metal oxide-based CO 2 sensor
Zhang et al. Fast Response and Low Detection Limit of Ammonia Sensor Based on WO 3 Nanoparticles-Decorated BiFeO 3 Nanoplates
CN110412082B (zh) 一种半导体多孔晶体薄膜传感器及制备方法
CN104391013A (zh) 一种掺氮二氧化钛纳米管氢气传感器及其制备方法
CN113387397B (zh) 一种基于O2等离子处理的二维Co3O4纳米片材料的制备方法及乙醇气体传感器
Li et al. Room temperature hydrogen gas sensor based on Pd decorated bridging GaN nanowires

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130515