半导体氧化物气体传感器在环境、民生/工业安全等领域扮演着重要的角色。但是半导体气体传感器通常是通过加热方式来克服高的反应活化能，以实现高灵敏度和快速响应-恢复特性。加热使传感器在较高的温度下工作，导致器件使用寿命降低，也容易引爆待测的可燃性气体，造成安全隐患。同时在传感器中配置加热器，既增加了器件功耗，也不利于传感器的集成化和小型化。目前的研究表明，紫外光激发是代替加热，实现传感器室温下检测的有效方法。然而光激发型气体传感器的研究刚刚起步，在材料设计与制备、器件结构设计与制作以及敏感机理等方面还有许多需要解决的问题。本论文选用低功耗紫外发光二极管作为激发光源，开发了一系列新型光激发气体传感器。以兼具光催化和气敏性能的半导体氧化物SnO₂、ZnO、TiO₂、In₂O₃为敏感材料，进行光激发气敏特性研究。围绕提高光吸收效率、光生载流子输运特性和转移特性、对气体识别能力、敏感体的利用效率等因素设计敏感材料，包括材料的组成和形貌；为了有效利用紫外光，设计和优化了传感器的结构；针对各种材料体系，提出了相应的紫外增感机理，同时研究了紫外激发型传感器在室温下不同湿度环境中的敏感行为。主要研究内容包括：1.采用固相混合法制备了ZnO-SnO₂复合敏感材料，研究了材料组成和光激发气敏特性的关系。发现ZnO：SnO₂=3：7（质量比）的材料在紫外光照射下对乙醇具有良好的气敏特性，而且传感器的工作温度与无光照相比有所降低。灵敏度提高2.5倍，响应时间为30秒，恢复时间150秒，明显高于无光照的灵敏度。这些结果证明了ZnO-SnO₂复合敏感材料具有良好的紫外光激发敏感特性。2.通过溶剂热和水热相结合的方法制备了中空结构的SnO₂-In₂O₃复合敏感材料。优化材料组份发现SnO₂：In₂O₃=4:1的材料具有优异紫外光增感特性。在紫外光照射下，即使在室温对840ppb臭氧的灵敏度仍为10.1，响应时间20秒，恢复时间55秒。提出了中空复合结构的生长机理以及光催化剂与半导体氧化物协同增感机理。3.设计和制备了中空SnO₂-TiO₂复合材料，其中气敏材料SnO₂是内层，它的中空结构是由水热结合软模板法制备而成，光催化剂TiO₂是外层，是通过TiCl₄水解形成的，这样的材料结构实现了SnO₂与TiO₂充分接触，有效的提高了材料的光激发气敏性能。中空SnO₂-TiO₂对乙醇具有优异的紫外光增强特性，利用紫外吸收光谱和光致发光光谱分析了材料的光学特性与光增感效应的关联。提出了中空结构对紫外光具有约束作用，有效提高了紫外光利用率的增感机理，结合复合材料异质结模型，分析了材料的光激发气敏机制。4.使用简单的超声喷雾法首次合成了SnO₂纳米线阵列。通过严格控制实验参数，实现了SnO₂纳米线的可控制备，详细分析了在气溶胶环境下SnO₂纳米线的晶体结构和生长机理，通过加热和光激发两种方式测试了SnO₂纳米线阵列的气敏特性。实验发现在150℃下，SnO₂纳米线阵列对10ppm NO2的灵敏度为6.9，响应时间大约1000秒；而在光激发下，即使在室温下对10ppm NO2的灵敏度也可达到5.5，而且响应时间约为50秒，光激发后的响应速度明显快于加热条件下的响应速度。5.设计了带有Al反射层的光激发型平面器件，通过反射层增强了器件对光的利用效率。由于反射层增加了紫外光在敏感材料层中的光程，提高了敏感材料对紫外光的吸收效果，因此提高了器件的光激发气敏特性。光照条件下室温中对100ppm乙醇的灵敏度为160，器件的响应和恢复时间分别为50秒和150秒。同时详细分析了室温下湿度对气体传感器的影响。利用交流复阻抗和直流极化的方法，明确了载流子是以电子为主导的。证明了光照可以提高器件的抗湿能力。