[论文解读] Temperature Sensors based on Semiconducting Oxides: An Overview

B. C. Yadav, Richa Srivastava+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2012

Electrical and Thermal Properties of Materials参考文献 45被引用 10

一句话总结

本文综述了用于温度传感的半导体氧化物，重点研究了通过化学沉淀法合成的纳米结构ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料。在616 MPa压力下制备的圆片表现出半导体特性，测得其温度敏感性和活化能，表明其在电阻式温度传感应用中具有潜力，晶粒尺寸分别为45 nm（ZnO）和68 nm（ZnO-CuO）。

ABSTRACT

Earlier studies show that organic and inorganic semiconducting materials are the most promising materials for use in temperature sensors. In this brief review, attention will be focused on temperature sensors and its applications in various fields. In addition, we have investigated the temperature sensing characteristics of nanostructured ZnO and ZnO-CuO nanocomposite. For this purpose, ZnO and ZnO-CuO nanocomposite were synthesized via chemical precipitation method. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction of sensing materials have also performed. The average crystallite size was 45 and 68 nm for ZnO and ZnO-CuO respectively. The pelletization of the synthesized powder was done using hydraulic pressing machine (MB Instrument, Delhi) under a pressure of 616 MPa at room ambient. This pellet was put within the Ag-Pellet-Ag electrode configuration for temperature sensing. Temperature sensitivities of above semiconducting oxides were calculated. Electrical properties of the materials establish the semiconducting nature of these sensing pellets. In addition, the activation energies of ZnO and ZnO-CuO nanocomposite were estimated.

研究动机与目标

• 评估纳米结构ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料的温度传感性能。
• 研究合成的半导体氧化物圆片的电学和结构特性。
• 确定ZnO和ZnO-CuO在传感应用中的温度敏感性和活化能。
• 评估通过圆片基电极结构在电阻式温度传感器中使用这些材料的可行性。

提出的方法

• 采用化学沉淀法合成ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料。
• 利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征材料，以确定晶粒尺寸和形貌。
• 在常温下以616 MPa压力通过液压压制成型制备圆片。
• 组装Ag-圆片-Ag电极结构以进行电学测量。
• 在不同温度下测量电学电阻率和温度敏感性。
• 从电阻率与倒数温度的阿伦尼乌斯图中计算活化能。

实验结果

研究问题

• RQ1 ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料的温度传感特性如何比较？
• RQ2 所合成的ZnO和ZnO-CuO材料的晶粒尺寸和结构质量如何？
• RQ3 所制备的ZnO和ZnO-CuO圆片的温度敏感性是多少？
• RQ4 ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料中的导电活化能是多少？
• RQ5 这些材料的半导体行为能否在电阻式温度传感器中有效利用？

主要发现

• 纯ZnO的平均晶粒尺寸为45 nm，ZnO-CuO纳米复合材料为68 nm。
• 电学测量证实了ZnO和ZnO-CuO圆片均具有半导体特性。
• 测定了温度敏感性，表明其在电阻式温度传感应用中具有潜力。
• 估算出两种材料的活化能，反映出其导电机制的差异。
• Ag-圆片-Ag结构实现了对传感圆片的可靠电学表征。
• 化学沉淀法成功制备了适用于传感器制造的纳米结构材料。