大气污染是环境污染的一个重要方面,空气中的NO₂气体会对人体造成严重损害。因此,制备出能够在室温下工作,并且具有低能耗、高灵敏度的气敏传感器吸引了众多科研人员的注意力。时至今日,硅纳米线和氧化钨纳米线由于各自的特性被认为是最有发展潜力的半导体气敏材料。基于以上背景,本文构建了新型硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构气敏传感器,并以此为基础进行了相关的实验和理论研究。实验采用金属辅助化学刻蚀和纳米球自组装相结合的方法在n型单晶硅片上制备出具有高度有序化阵列的硅纳米线。随后用磁控溅射法在硅纳米线表面淀积一层金属钨薄膜,通过对其进行管式炉热处理,制备了硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构,并对制备过程中的实验参数和气敏性能进行了探索和测试。最后分别对硅纳米线和硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构的气敏机理进行讨论。研究结果表明,在制备硅纳米线的过程中,H₂O₂浓度和刻蚀时间对硅纳米线的微观形貌均会产生一定影响,纳米线顶部的团聚效应随着H₂O₂浓度和刻蚀的增加而逐渐严重,进而影响到其比表面积和气体扩散通道,造成气敏性能下降。适宜的氧化速度是在硅纳米线上复合氧化钨纳米线的关键因素,反应温度或氧气流量过高时会造成金属钨氧化速率加快,纳米线来不及生长就被完全氧化,反应温度或氧气流量过低会造成金属钨氧化速度缓慢,生长出的纳米线形貌较差。硅纳米线/氧化钨纳米线复合结构界面会形成同型异质结,在NO₂气体中,异质结中耗尽层宽度的增长对其气敏性能的提升有着重要的作用。