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随着科技的发展和人们生活水平的提高,湿度传感器的应用越来越广,对其性能的要求也越来越高。本文在综述了多孔硅(PS)、氧化锌(ZnO)和氧化铝(Al2O3)三种材料在传感器领域的研究现状的基础上,用经过KOH溶液处理的PS、纳米ZnO和纳米多孔Al2O3作感湿材料,制作新型湿度传感器,并用LCR测量仪研究了它们的湿敏性能。这些研究为制作满足市场需求的湿度传感器奠定了基础。 实验中所用的纳米ZnO用水热法制得。研究发现,涂布法制得的薄膜型纳米ZnO湿度传感器,在相对湿度12~97%RH范围内有线性度很好的阻湿关系,响应速度快,但是湿滞回差大。经分析认为其阻抗主要由电容决定,属于电容型湿度传感器。并且其湿敏性能与膜厚有关。另外还研究了烧结型纳米ZnO湿度传感器,通过比较发现,其湿敏性能优于普通ZnO,并且它的阻抗主要由电阻决定,属于电阻型湿度传感器。 实验中所用的纳米多孔Al2O3用阳极氧化法制得。研究发现,用纳米多孔Al2O3制作的湿度传感器,在相对湿度33~97%RH范围内有线性度很好的LgZ—%RH和LgC-%RH关系,并且响应速度快,湿滞回差小。根据纳米多孔Al2O3的几何结构,给出了合理的等效电路图,并通过对该湿敏元件的复阻抗分析,对等效电路图进行了简化,得出该传感器在低湿下以电子导电为主、高湿下以离子导电为主的结论。 实验中所用的PS用阳极氧化法制得。主要研究了PS经过1 mol·L-1 KOH溶液处理后PS的形貌、湿敏性能和电学性能的变化。研究发现,经过KOH处理的PS的表面有更好的多孔型形貌;PS的孔径随KOH腐蚀时间的延长而略有增大;经KOH腐蚀10s之后,生成了一种新型的阵列化硅纳米结构;KOH腐蚀60s后硅基片表面仅剩下少量的长线型纳米硅,经分析认为这种结果来源于KOH对硅的各项异性腐蚀。实验中比较了经KOH处理2s和未经KOH处理的PS的湿敏性能,结果发现经过KOH处理后,其线性度变好,响应速度变快。实验中还测量了经KOH处理前后PS的I-V特性,结果发现I-V曲线发生了“反转”现象,最后得出KOH能去除PS表面的硅氧化物并改变PS二极管电学性能的结论。