專利名稱：復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體材料及其制備方法，特別涉及一種復(fù)合金屬氧化物型半導(dǎo)體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
血液中酒精濃度是人飲酒量大小的一個(gè)標(biāo)度，而血液中的酒精濃度可以通過(guò)肺部，直接反應(yīng)在口氣中的酒精濃度之中。
半導(dǎo)體式酒精傳感器是依據(jù)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(guān)的原理制造的。過(guò)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(shí)際應(yīng)用的需要，因此20世紀(jì)90年代以后，國(guó)際上主要的傳感器制造商一般采用混合氧化物半導(dǎo)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(duì)0～100ppm左右的酒精具有極高的靈敏度，但是當(dāng)酒精濃度在200ppm以上時(shí)，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(cè)的需要。同時(shí)，這種敏感材料的響應(yīng)速率較低，難以滿足警用酒精傳感器快速檢測(cè)的要求。因此，尋求一種能夠滿足口氣中酒精濃度檢測(cè)需求的半導(dǎo)體材料是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料及其制備方法。利用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體材料作為酒精敏感材料，可以生產(chǎn)出響應(yīng)速度快、回復(fù)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(cè)的需要。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料，化學(xué)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。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制備上述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)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(jī)化合物的混合溶液緩慢滴加到沉淀劑溶液中，進(jìn)行沉淀反應(yīng)；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(jī)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(fù)合氫氧化物或復(fù)合碳酸鹽；進(jìn)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(shí)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(wú)參加反應(yīng)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(fù)合金屬氧化物及Sb2O3的水化物；(3)將分離干燥后的物質(zhì)在450～800℃條件下，高溫活化1小時(shí)以上，即得到本發(fā)明提供的由組成的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料SryLaxSnO3·(Sb2O3)0.001-0.05。
進(jìn)一步地，將本發(fā)明提供的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料經(jīng)過(guò)細(xì)致研磨后，當(dāng)顆粒直徑大約在10μm左右時(shí)，即可以作為生產(chǎn)理想的酒精傳感器的敏感材料。使用上述復(fù)合金屬氧化物作為基礎(chǔ)敏感材料，配合以一定用量的粘結(jié)劑，制成酒精傳感器。該傳感器在250～350℃的工作溫度下對(duì)口氣中的酒精反應(yīng)靈敏，S300/S50＝0.35～0.65。其中，S300和S50分別是指?jìng)鞲衅鲗?duì)300ppm和50ppm酒精的響應(yīng)值。而且，該傳感器受水蒸氣影響較小，響應(yīng)速率可以達(dá)到3秒(t90，即傳感器輸出達(dá)到滿量程90％時(shí)，所需要的時(shí)間)，恢復(fù)速率可以達(dá)到5秒(t90)，完全能夠滿足口氣中酒精濃度的檢測(cè)的需要。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明提供的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料及其制備方法。
實(shí)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(wú)水氯化鑭、結(jié)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(guò)量的氨水中，形成沉淀物；將上述沉淀物洗滌至無(wú)氯離子后，用離心機(jī)將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質(zhì)在450℃溫度下焙燒2小時(shí)，得到成分為Sr0.51La0.66SnO3·(Sb2O3)0.001的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
實(shí)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(wú)水氯化鑭、結(jié)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(guò)量的碳酸銨的水溶液中，形成沉淀物；繼續(xù)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(wú)氯離子后，用離心機(jī)將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質(zhì)在800℃溫度下焙燒1小時(shí)，得到成分為Sr1.35La0.10SnO3·(Sb2O3)0.05的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
實(shí)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(guò)量的碳酸氫銨的乙醇溶液中，得到上述鹽的復(fù)合沉淀，然后繼續(xù)滴加三氯化銻溶液。
將上述混合沉淀物洗滌至無(wú)硝酸根和氯離子后，用離心機(jī)將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質(zhì)在600℃溫度下焙燒2小時(shí)，得到成分為Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
實(shí)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(guò)量的氨水中，形成沉淀物；將上述沉淀物洗滌至無(wú)氯離子、醋酸根和硫酸根陰離子后，用離心機(jī)將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質(zhì)在450℃溫度下焙燒2小時(shí)，得到成分為Sr0.51La0.66SnO3·(Sb2O3)0.03的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
實(shí)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(guò)量的氨水的甲醇溶液中，得到上述鹽的復(fù)合沉淀，然后繼續(xù)滴加三甲基銻的無(wú)水乙醇溶液，得到混合沉淀物；將上述混合沉淀物用離心機(jī)將沉淀析出，然后烘干；將上述烘干后的析出物質(zhì)在600℃溫度下焙燒2小時(shí)，得到成分為Sr1.05La0.30SnO3·(Sb2O3)0.03的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料。
以上通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)以人員應(yīng)當(dāng)理解，在不超出本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出一定的修改和變形，仍然可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料，化學(xué)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。
2.一種權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)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(jī)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(nèi)高溫活化1小時(shí)以上；其中，所述的沉淀劑可以是氨水、碳酸氫銨或碳酸銨中的任一種或其任意結(jié)合的混合溶液。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的沉淀反應(yīng)在5℃至90℃溫度范圍內(nèi)某一溫度保持恒溫。
4.如權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的Sr、La、Sn、Sb的可溶性鹽為硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽中的任一種，所述Sr、La、Sn、Sb的有機(jī)化合物為Sr、La、Sn、Sb的烷氧基化合物或烷基化合物中的任一種。
5.如權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的沉淀劑溶液可以是所述的沉淀劑的水溶液，也可以是所述的沉淀劑的丙酮或甲醇溶液。
6.一種權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，包括如下步驟(1)將Sr、La、Sn的可溶性鹽或有機(jī)化合物混合溶液緩慢滴入沉淀劑溶液中，形成復(fù)合沉淀物；(2)繼續(xù)向上述沉淀劑溶液中滴加Sb的可溶性鹽或有機(jī)化合物溶液，形成混合沉淀物；(3)將混合沉淀物析出、烘干；(4)烘干后的混合物在450℃至800℃溫度范圍內(nèi)高溫活化1小時(shí)以上；其中，所述的沉淀劑可以是氨水、碳酸氫銨或碳酸銨中的任一種或其任意結(jié)合的混合溶液。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的沉淀反應(yīng)在5℃至90℃溫度范圍內(nèi)某一溫度保持恒溫。
8.如權(quán)利要求6或7所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的Sr、La、Sn、Sb的可溶性鹽為硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽中的任一種，所述Sr、La、Sn、Sb的有機(jī)化合物為Sr、La、Sn、Sb的烷氧基化合物或烷基化合物中的任一種。
9.如權(quán)利要求6或7所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于，所述的沉淀劑溶液可以是所述的沉淀劑的水溶液，也可以是所述的沉淀劑的丙酮或甲醇溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料及其制備方法。所述的復(fù)合金屬氧化物半導(dǎo)體材料的化學(xué)式為Sr
文檔編號(hào)C04B35/01GK1693274SQ20051001146
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者董漢鵬, 孔祥霞, 張威 申請(qǐng)人:北京青鳥元芯微系統(tǒng)科技有限責(zé)任公司