氧化锌（ZnO）是一种宽禁带直接带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物,因为其在压电、光电、气敏、声表等领域独特的优势而受到学者们广泛青睐。研究发现,作为一种表面电阻控制型ZnO气敏传感器的功能器件,其传感性能主要取决于ZnO的微观结构。此外掺杂部分金属元素不仅能够加快ZnO载流子的传输过程,增强气体吸附能力及相关反应速度;还可以引起晶格缺陷、晶格畸变、晶粒尺寸细化、氧空位和锌空位等结构变化;从而能够改变原有ZnO晶格的物理与化学性质,使掺杂后的纳米材料呈现出优良的气敏特性。本课题主要研究内容如下:采用磁控溅射法在Al₂O₃陶瓷管上制备纯ZnO薄膜和Ta掺杂ZnO薄膜（Ta-ZnO）,然后对两种薄膜型传感器进行气敏性能的测试。其中Ta-ZnO气敏传感器对100ppm乙醇的平均灵敏度为9.8,响应时间与恢复时间分别为12.4s和11.8s,对乙醇表现出较好的选择性与重复性,且长期有效性可达30天。Ta-ZnO传感器气敏特性的改良可归因于三个方面:一、Ta杂质的引入使ZnO的晶粒尺寸减小,比表面积增大;二、在薄膜表面产生了大量多余的电子,导致吸附能力变强;三、晶粒边界增加,引起更多的表面缺陷。采用磁控溅射法在Al₂O₃陶瓷管上沉积不同种类的金属过渡层,然后利用水热法在表面制备相应的ZnO纳米结构。发现Al过渡层可以作为杂质掺杂到ZnO纳米结构中,得到二维片状的ZnO材料（ZnO/Al）,通过控制Al过渡层厚度得到不同掺杂量的ZnO纳米结构,研究Al掺杂量对气敏性能的影响。根据乙醇检测发现其灵敏度随着Al含量的增多而逐渐提高,当过渡层生长时间为1min时达到最佳掺杂浓度;在该浓度下ZnO/Al气敏传感器对100ppm乙醇的平均灵敏度为78.9,响应时间与恢复时间分别是17s和13s,对乙醇表现出良好的选择性与重复性,且长期有效性为7天。ZnO/Al传感器气敏特性的改良可归因于引入适量的Al杂质使ZnO纳米片产生超大比表面积、固有本征缺陷以及较高表面能量。采用磁控溅射法和水热法在Al₂O₃陶瓷管上制备片状ZnO结构,然后利用光照还原法得到Au修饰的ZnO纳米片材料（Au-ZnO）,并对其进行了气敏性能的检验。Au-ZnO气敏传感器对100ppm乙醇的灵敏度可达101.8,响应时间与恢复时间分别是21s和10s,对乙醇表现出优良的选择性与重复性,且长期有效性为7天。Au-ZnO传感器气敏特性的改良可归因于Au纳米颗粒独特的捕捉电子能力以及高效的表面催化活性。