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製備銀摻雜氧化鋅/氧化銅異質結合室溫型有機氣體感測器之研究

為了解決epson印表機墨水的問題，作者趙珣如 這樣論述：

本研究以噴墨印刷技術製備迴圈式奈米銀電極於可撓式聚醯亞胺(polyimide, PI)薄膜上，以金屬-有機骨架衍生之半導體型氣敏材料氧化鋅、氧化銅，並摻入銀至1：1氧化鋅/氧化銅作為感測層，成功製備氣體感測元件，探討在室溫下對有機揮發氣體之感測能力，搭配UV-LED燈來改善半導體氣體感測器需應用於高溫下的限制。首先以簡易多元醇還原法來製備奈米銀顆粒，硝酸銀為銀來源、乙二醇作為還原劑、聚乙烯聚乙烯吡咯烷酮作為保護劑。SEM、TEM鑑定銀顆粒表面形貌，得知其粒徑為60-80 nm，由XRD鑑定確認球形奈米銀顆粒為面心立方的金屬銀。將奈米銀顆粒配製成5 wt%銀墨水，填充至墨水匣後，在聚醯亞胺薄膜

上印製銀電極。以四種材料分別為氧化鋅、氧化銅、氧化鋅/氧化銅複合及銀摻雜氧化鋅/氧化銅作為氣體感測層，塗覆於銀電極上，即為氣體感測元件。將感測元件至於自製氣體感測室中，以10 W UV LED燈照射，通入不同濃度(0-400 ppm)之有機揮發性氣體進行測試，感測元件連接萬用電表(Keithley 2400)，連接電腦讀取紀錄電流值。在室溫條件下感測三種氣體丙酮、甲醇及乙醇，以50 ppm丙酮為例，四種材料：氧化鋅(N-type)、氧化銅(P-type)、氧化鋅/氧化銅 (P-N junction)和銀摻雜氧化鋅/氧化銅的響應值分別為為37.7、28.3、63.2與95.9，響應時間(Tres

)分別為4秒、34秒、5秒與3秒、恢復時間(Trec)為6秒、12秒、7秒和5秒，且感測的瞬間電流值隨丙酮氣體濃度增加而有明顯變化，為有效的丙酮氣體感測器。以UV LED燈輔助，可有效取代傳統金屬氧化物半導體氣體感測器需在高工作溫度下操作之限制。摻入貴金屬銀，能夠提升感測能力，在室溫下對低濃度ppm級之有機揮發性氣體有良好的感測能力。