復合金屬氧化物半導體材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種復合金屬氧化物半導體材料及其制備方法。所述的復合金屬氧化物半導體材料的化學式為：Ｓｒ↓［ｙ］Ｌａ↓［ｘ］ＳｎＯ↓［３］.（Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［０．００１－０．０５］，其中，ｘ的取值范圍為０．１０至０．６６，ｙ＝３（１－ｘ）／２。所述的金屬氧化物半導體材料的制備方法包括如下步驟：（１）將Ｓｒ、Ｌａ、Ｓｎ、Ｓｂ的可溶性鹽或有機化合物混合溶液緩慢滴入沉淀劑溶液中，形成混合沉淀物；（２）將混合沉淀物析出、烘干；（３）烘干后的混合物在４５０℃至８００℃溫度范圍內高溫活化１小時以上。其中，步驟（１）還可以是：將Ｓｒ、Ｌａ、Ｓｎ的可溶性鹽或有機化合物混合溶液緩慢滴入沉淀劑溶液中，形成復合沉淀物；繼續向上述沉淀劑溶液中滴加Ｓｂ的可溶性鹽或有機化合物溶液，形成混合沉淀物。

Composite metal oxide semiconductor material and preparation method thereof

The invention provides a composite metal oxide semiconductor material and a preparation method thereof. Composite metal oxide semiconductor material of the chemical formula: Sr: y La: X SnO: 3. (Sb: 2 O: 3): 0.001 - 0.05, the X in the range from 0.10 to 0.66, y = 3 (1 x / 2). The method of metal oxide semiconductor material preparation which comprises the following steps: (1) the Sr, La, Sn, soluble salts, organic compounds or Sb mixed solution dropwise into the precipitant solution, the formation of mixed sediment; (2) the mixed sediment precipitation and drying; (3) high temperature after drying the mixture in the 450 to 800 DEG C temperature range of activation for more than 1 hours. Among them, step (1) can also be: Sr, La, Sn, soluble salt or organic compound solution dropwise into precipitant solution, forming a composite to the sediment; soluble salt precipitant solution added Sb or organic compounds in solution, the formation of mixed sediments.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種半導體材料及其制備方法，特別涉及一種復合金屬氧化物型半導體材料及其制備方法。
技術介紹
血液中酒精濃度是人飲酒量大小的一個標度，而血液中的酒精濃度可以通過肺部，直接反應在口氣中的酒精濃度之中。半導體式酒精傳感器是依據金屬氧化物催化劑在微量酒精與空氣的混合氣體中，電阻率變化與酒精濃度直接相關的原理制造的。過去，酒精傳感器一般是以SnO2、ZnO、Fe2O3、In2O3、V2O5等金屬氧化物為敏感材料。但是由于直接使用這些金屬氧化物，傳感器的靈敏度難以滿足實際應用的需要，因此20世紀90年代以后，國際上主要的傳感器制造商一般采用混合氧化物半導體材料作為敏感材料。其中最成功的方案是山添昇等人提出的，使用La2O3攙雜的SnO2作為敏感材料，這種敏感材料對0～100ppm左右的酒精具有極高的靈敏度，但是當酒精濃度在200ppm以上時，該敏感材料的電阻變化即趨于飽和，因此難以滿足0～300ppm的口氣中酒氣檢測的需要。同時，這種敏感材料的響應速率較低，難以滿足警用酒精傳感器快速檢測的要求。因此，尋求一種能夠滿足口氣中酒精濃度檢測需求的半導體材料是非常有必要的。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供了一種的。利用本專利技術提供的半導體材料作為酒精敏感材料，可以生產出響應速度快、回復速度快的酒精傳感器，且能夠滿足在高濕度條件下0～300ppm酒精濃度檢測的需要。本專利技術的一個目的在于提供一種復合金屬氧化物半導體材料，化學式為SryLaxSnO3·(Sb2O3)0.001-0.05其中，x的取值范圍為0.10至0.66，y＝3(1-x)/2。本專利技術的另一個目的在于提供一種制備上述的復合金屬氧化物半導體材料的方法，包括如下步驟 (1)Sr、La、Sn、Sb的可溶性鹽或金屬有機化合物的混合溶液緩慢滴加到沉淀劑溶液中，進行沉淀反應；其中，所述的Sr、La、Sn、Sb的可溶性鹽可以是硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽中的任一種，有機化合物可以是Sr、La、Sn、Sb的烷氧基化合物或烷基化合物。其中，所述的沉淀劑可以是氨水、碳酸銨或碳酸氫銨中的任一種或它們的混合物，得到的沉淀物是Sr、La、Sn、Sb的復合氫氧化物或復合碳酸鹽；進一步地，所述的Sb化合物可以和Sr、La、Sn三種金屬的化合物混合溶液同時滴加到沉淀劑溶液中，也可以在Sr、La、Sn三種金屬的化合物混合溶液滴加到沉淀劑溶液中形成沉淀以后再滴加并形成沉淀。(2)將混合沉淀物洗滌至無參加反應的可溶性鹽的陰離子后，分離干燥，得到含水的上述Sr、La、Sn、Sb的復合金屬氧化物及Sb2O3的水化物；(3)將分離干燥后的物質在450～800℃條件下，高溫活化1小時以上，即得到本專利技術提供的由組成的復合金屬氧化物半導體材料SryLaxSnO3·(Sb2O3)0.001-0.05。進一步地，將本專利技術提供的復合金屬氧化物半導體材料經過細致研磨后，當顆粒直徑大約在10μm左右時，即可以作為生產理想的酒精傳感器的敏感材料。使用上述復合金屬氧化物作為基礎敏感材料，配合以一定用量的粘結劑，制成酒精傳感器。該傳感器在250～350℃的工作溫度下對口氣中的酒精反應靈敏，S300/S50＝0.35～0.65。其中，S300和S50分別是指傳感器對300ppm和50ppm酒精的響應值。而且，該傳感器受水蒸氣影響較小，響應速率可以達到3秒(t90，即傳感器輸出達到滿量程90％時，所需要的時間)，恢復速率可以達到5秒(t90)，完全能夠滿足口氣中酒精濃度的檢測的需要。具體實施例方式以下通過優選的實施例來進一步說明本專利技術提供的。實施例一Sr0.51La0.66SnO3·(Sb2O3)0.001及其制備方法按照0.51∶0.66∶1.0∶0.001的摩爾比，將六水合氯化鍶、無水氯化鑭、結晶四氯化錫、五氯化銻用重量為上述化合物總重量10倍的去離子水溶解，配置成混合溶液；在5℃恒溫條件下，將上述混合溶液緩慢滴入過量的氨水中，形成沉淀物；將上述沉淀物洗滌至無氯離子后，用離心機將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質在450℃溫度下焙燒2小時，得到成分為Sr0.51La0.66SnO3·(Sb2O3)0.001的復合金屬氧化物半導體材料。實施例二Sr1.35La0.10SnO3·(Sb2O3)0.05及其制備方法按照1.35∶0.10∶1.0的摩爾比，將六水合氯化鍶、無水氯化鑭、結晶四氯化錫用重量為上述化合物總重量10倍的去離子水溶解，配置成混合溶液；在90℃恒溫條件下，將上述混合溶液緩慢滴入過量的碳酸銨的水溶液中，形成沉淀物；繼續滴加與四氯化錫的摩爾比為0.05∶1.0的五氯化銻溶液，形成混合沉淀物；將上述混合沉淀物洗滌至無氯離子后，用離心機將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質在800℃溫度下焙燒1小時，得到成分為Sr1.35La0.10SnO3·(Sb2O3)0.05的復合金屬氧化物半導體材料。實施例三Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03及其制備方法按照1.05∶0.30∶1.0∶0.03的摩爾比，分別稱取硝酸鍶、硝酸鑭、二月桂酸二丁基錫和五氯化銻，先用10倍重量的乙醇溶解硝酸鍶、硝酸鑭、二月桂酸二丁基錫得到混合溶液；在45℃恒溫條件下，將上述混合溶液緩慢滴入過量的碳酸氫銨的乙醇溶液中，得到上述鹽的復合沉淀，然后繼續滴加三氯化銻溶液。將上述混合沉淀物洗滌至無硝酸根和氯離子后，用離心機將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質在600℃溫度下焙燒2小時，得到成分為Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03的復合金屬氧化物半導體材料。實施例四Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03及其制備方法按照1.05∶0.30∶1.0∶0.03的摩爾比，分別稱取醋酸鍶、硫酸鑭、氯化錫和五氯化銻，用10倍重量的用去離子水溶解，配制成混合溶液；在50℃恒溫條件下，將上述混合溶液緩慢滴入過量的氨水中，形成沉淀物；將上述沉淀物洗滌至無氯離子、醋酸根和硫酸根陰離子后，用離心機將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質在450℃溫度下焙燒2小時，得到成分為Sr0.51La0.66SnO3·(Sb2O3)0.03的復合金屬氧化物半導體材料。實施例五Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03及其制備方法 按照1.05∶0.30∶1.0∶0.03的摩爾比，分別稱取異丙醇鍶、異丙醇鑭、三丁基氧化錫和三甲基銻，先用10倍重量的丙酮溶解異丙醇鍶、異丙醇鑭、三丁基氧化錫得到混合溶液；在45℃恒溫條件下，將上述混合溶液緩慢滴入過量的氨水的甲醇溶液中，得到上述鹽的復合沉淀，然后繼續滴加三甲基銻的無水乙醇溶液，得到混合沉淀物；將上述混合沉淀物用離心機將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質在600℃溫度下焙燒2小時，得到成分為Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03的復合金屬氧化物半導體材料。以上通過實施例對本專利技術進行了詳細的描述，本領域的技術以人員應當理解，在不超出本專利技術的精神和實質的范圍內，對本專利技術做出一定的修改和變形，仍然可以實現本專利技術的目的。權利要求1.一種復合金屬氧化物半導體材料，化學式為SryLaxSnO3·(Sb2O3)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合金屬氧化物半導體材料，化學式為：Ｓｒ↓［ｙ］Ｌａ↓［ｘ］ＳｎＯ↓［３］.（Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［０．００１－０．０５］其中，ｘ的取值范圍為０．１０至０．６６，ｙ＝３（１－ｘ）／２。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：董漢鵬，孔祥霞，張威，
申請(專利權)人：北京青鳥元芯微系統科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]