三氧化鎢薄膜的氣敏機(jī)理

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    三氧化鎢具有鈣鈦礦型的晶體結(jié)構(gòu)，禁帶寬度約2.9eV。由于W的電子親和力不太強(qiáng)。晶態(tài)三氧化鎢具有氧空位，故三氧化鎢屬于n型半導(dǎo)體，作為施主能級(jí)的氧空位位于導(dǎo)帶下約0.11eV。傳感器是通過(guò)三氧化鎢與被測(cè)氣體接觸后表面電導(dǎo)發(fā)生變化進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下，三氧化鎢氣敏材料是多晶結(jié)構(gòu)，晶粒與晶粒通過(guò)晶界或脖頸彼此相連。在清潔空氣中，三氧化鎢晶粒表面吸附氧分子，并在一定溫度下從三氧化鎢導(dǎo)帶中俘獲自由電子，形成化學(xué)吸附的氧離子（O-或O-2），在晶粒表面形成電子耗盡層，使得晶粒間晶界勢(shì)壘升高，脖頸通道變窄。能帶結(jié)構(gòu)中在晶界和脖頸處形成一個(gè)附加的電子勢(shì)壘EB，阻礙了載流子的運(yùn)動(dòng)，使電子遷移率降低。當(dāng)還原性氣體分子出現(xiàn)時(shí)，它們與吸附態(tài)的氧陰離子發(fā)生反應(yīng)，其生成物以氣態(tài)方式揮發(fā)，同時(shí)將氧所帶的負(fù)電荷釋放回三氧化鎢晶粒中，這樣增加了三氧化鎢材料中參與導(dǎo)電的電子，又減弱了晶界處氧離子造成的電子運(yùn)動(dòng)勢(shì)壘，增加了脖頸處的寬度，提高了載流子的遷移率，使材料的電導(dǎo)率明顯增加。

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