氧化铟纳米材料由于其专有的性能,在光子器件、电极、高功率晶体管、气体传感器等方面具有宽阔的应用前景。将氧化铟作为基体材料并对其进行掺杂改性可提高其气敏性能。一是元素掺杂在一定程度上会阻碍纳米晶粒的生长,可导致材料表面缺陷的产生及比表面积增大从而提高其气敏性能;二是禁带宽度可能会缩短,从而增强气敏反应。本文通过简单的制备方法分别制备了掺Al氧化铟及掺Ga氧化铟材料。结合一系列表征手段对材料形貌、组成及气敏性能进行了测试。探究了材料的气敏机理,内容如下:1、使用均匀沉淀法合成了掺杂不同摩尔比Al的In2O3纳米棒状材料。改性后的材料对甲醛显示出良好的响应。In2O3/6%Al在其最佳工作温度100℃下对10 ppm甲醛响应高达73.58,相比纯In2O3,响应提升了 4倍。并且对甲醛显示出良好的选择性及稳定性。通过X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)及透射电镜(TEM)表征发现Al有效掺入In2O3中并对其晶体结构产生影响,使材料形貌发生变化。利用比表面积测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱(PL)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等表征手段,证实掺杂Al后的材料表面具有更多的氧缺陷并且比表面积有增大。氧缺陷数量的增加不仅可以缩短禁带宽度,使得更多电子参与反应,而且可以为氧分子提供更多吸附位点,提高化学吸附氧含量。比表面积的增大也有助于气体分子的吸附。霍尔效应(Hall)测试表明Al掺杂提高了载流子迁移率,可使得气敏反应速率提升。随着Al掺杂量的增加,材料表面氧缺陷含量逐渐升高,载流子迁移率加快,导致气敏性能增强。然而当掺杂量继续增加,氧缺陷含量开始下降,载流子迁移率降低,材料的气敏性能也随之下降。In2O3/6%Al表面相对多的氧缺陷,大的比表面积及高的载流子迁移率使得其表现出较好的气敏性能。2、通过水热法制备了掺杂不同摩尔比Ga的In2O3纳米块状材料,用于检测乙醇。In2O3材料的最佳工作温度为260℃,其中In2O3/6%Ga对100 ppm乙醇的响应为160,是纯In2O3的2倍,并且对乙醇显示出良好的选择性及稳定性。结合各表征分析结果可知,掺杂Ga后的氧化铟晶格以及材料表面氧状态发生了变化。晶格参数的下降说明Ga成功掺入In2O3中。Ga掺杂使得In2O3/6%Ga化学吸附氧含量的增加,进而提高材料对乙醇的灵敏度。