SnO2广泛应用于固态气体传感器、液晶显示、透明晶体管、太阳能电池以及保护性涂膜等领域。由于晶格里存在氧空位，本征SnO2材料通常是禁带宽度为3.6-4.0 eV的n型宽禁带半导体。目前，为了在透明电子器件中制备pn结，p型SnO2薄膜材料研究和制备成为新的研究热点。MEMS技术的发展给低功耗、高稳定性化学气体传感器研究带来了机遇，给高性能气敏SnO2薄膜材料的制备方法提出了一系列难点问题：溅射等MEMS加工方法涉及高能工艺，影响薄膜材料的长期稳定性，需要详尽的退火工艺研究来提高稳定性；与溶胶-凝胶法相比，溅射法制备的薄膜比较致密，这会降低气体传感器的灵敏度，必须优化MEMS加工工艺，制备疏松的薄膜；气体传感器为高温工作器件，这就产生对低功耗长期高温稳定的器件结构的研发需求：而为了提高灵敏度又需要设计MEMS兼容的掺杂改性方法。　　 本论文比较全面地调研分析了SnO2的各类制备方法、特性和应用；开展了以制备本征p型材料和提高气敏特性为目标，以反应溅射为基础的SnO2制备技术研究：根据SnO2材料的结构特点和生长机理，采用不同溅射条件（包括加水溅射）、离子注入和后续退火等一系列工艺方法制备了本征SnO2和B、P、As+注入掺杂的SnO2薄膜材料。使用原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线衍射、椭偏仪和HP4145B半导体参数分析仪对制备的薄膜进行了分析测试。检测结果表明，所有薄膜SnO2都是四角晶系的金红石结构；退火温度会对薄膜的组成成份、晶性和电阻等产生影响：适当的退火能部分解决高能加工问题，以提高敏感材料的长期稳定性。当溅射压强增加时，薄膜的孔隙率增加（获得疏松薄膜）、薄膜的粗糙度和晶粒簇的尺度减小。　　 直流反应磁控溅射制备的SnO2薄膜为多晶结构，并且具有较高的表面粗糙度，易于气体吸附，更适合作为气体传感器中的敏感材料。石英玻璃的导热系数低，在其表面淀积薄膜材料会获得更高的生长温度、更好的稳定性和更少的粗化，是比较理想的气体传感器衬底材料。　　 在完成了气敏SnO2材料的制备方法和衬底材料特性研究分析后，根据SnO2气体传感器的气敏机理，设计了新型微悬臂梁气体传感器结构，并对该结构进行了电加热模拟分析，以及热耗散建模计算：设计了该气敏传感器芯片结构的工艺流程，经芯片流片实验和封装，完成了低功耗化学气体传感器的研制；并对气体传感器进行气敏特性测试。　　 传感器的酒精敏感特性显示退火温度和薄膜厚度都与本征p型导电类型的形成有关，10nm超薄薄膜的气敏特性较好、基线漂移较小。XRD分析显示，本征p型SnO2存在择优的未识别的位于33.082°的衍射峰；并且高强度的该衍射峰对应于较好气体敏感特性。对于1000ppm酒精，本征p型SnO2传感器的响应时间小于1s，而文献中的传感器的响应时间一般为30-120s，甚至更慢。　　 XPS和XRD分析表明注入杂质As在SnO2表面以As2O4形式存在，并且As注入导致Sn3d能级右移，提高了锡的氧化率。在催化效果方面，As的掺杂效果与Pt具有可比性，使酒精敏感度提高为未掺杂薄膜的7倍。虽然As掺杂的敏感机理需要更深入的研究，但可以解释为As掺杂促进了敏感材料表面的氧化和氢化反应。由于催化剂提高了n型薄膜材料表面的氧浓度（带负电），这就降低了薄膜材料表面的费米能级，相对提高了薄膜材料的表面势垒，导致薄膜的电阻增加，进而提高了传感器的灵敏度。