以多孔硅為基底氧化鎢薄膜5/5

對于n型多孔硅/三氧化鎢（WO3）薄膜復合結(jié)構(gòu)在氣敏測試中出現(xiàn)的反�，F(xiàn)象，并不能從一般的化學反應中得到合理解釋，因為一般認為WO3也是一種n型的金屬氧化物半導體材料。但是從測試的結(jié)果來看，復合結(jié)構(gòu)顯示出一種p型半導體的性質(zhì)，這說明材料發(fā)生了從n型到p型的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變在包括In2O3，SnO2，F(xiàn)e2O3，TiO2和ZnO在內(nèi)的多種金屬氧化物中都出現(xiàn)過。金屬氧化物氣敏傳感器根據(jù)接觸還原性氣體時電導上升或下降而分為n型或p型。這種分類方法跟氧化物表面電導有關(guān)，而這是由表面的多數(shù)載流子(電子或空穴)決定的。電子和空穴對氧化物表面電導均起到一定作用，載流子密度的變化可以導致表面載流子類型的轉(zhuǎn)變，即形成反型層。形成反型層的原因很多，氣敏測試時溫度的變化，氣敏材料的組分變化(比如摻雜)或者使用不同濃度的測試氣體都可能形成反轉(zhuǎn)，另一個形成導電類型反轉(zhuǎn)的原因是吸附氧導致的。金屬氧化物普遍存在的缺陷便是氧空位，因此在空氣中，氧氣會吸附在金屬氧化物表面，電子濃度由于氧的吸附而降低，當空穴濃度大于電子濃度時就會發(fā)生n—p的轉(zhuǎn)型，在表面形成了反型層。這種行為對于多孔性納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)得更明顯，這是因為高的比表面積會產(chǎn)生大量不穩(wěn)定的表面態(tài)。在反型層內(nèi)，空穴取代電子成為多數(shù)載流子。在NO2環(huán)境中，會使電子越來越少而空穴越來越多，所以電阻會下降，表現(xiàn)出p型半導體的性質(zhì)。

n型多孔硅與WO3薄膜復合之后形成異質(zhì)結(jié)，降低了表面勢壘，復合結(jié)構(gòu)降低了WO3薄膜的氣敏響應溫度，提高了多孔硅對NO2的靈敏度，因為異質(zhì)結(jié)處會產(chǎn)生大量的缺陷和表面態(tài)，導致靈敏度的提高。