氢气是目前公认的具发展潜力的可再生绿色能源,但氢气的提取,运输和储存也存在巨大的安全隐患,因此对氢气泄露的监测是氢能研究开发领域的一个主要课题,而其中最重要的就是室温氢气气敏传感器的研发。在氢敏材料研究领域,已有研究发现贵金属(Pd、Pt)掺杂ZnO能增强传感器的性能,一维ZnO纳米材料也有良好的氢敏性能,但它们大都为电阻型气敏传感器,且其工作温度都在150℃以上。我们实验室前期研究发现一维ZnO:Cd纳米材料不仅稳定性好,且工作温度可降低到80℃。本研究旨在前期研究的基础上改进材料及器件结构,探索室温下非加电光学氢敏传感器的实现。本文采用两步法制备ZnO纳米棒阵列,其中磁控溅射法用于制备厚度约为50nm的ZnO种子层,低温水热法用于制备ZnO:Cd纳米棒阵列,通过控制Cd在ZnO中的掺杂含量和材料的生长时间调整纳米棒的直径和长度。Cd的掺杂浓度分别为0%,2%,4%,6%,生长时间调控分别为0.5h,1h,2h,3h。采用XRD,SEM,分光光度计分别对其晶体结构,表面形貌,光学性能进行了分析研究,并将ZnO:Cd纳米棒阵列制备成光学气敏传感器(18mm×18mm×4mm),对其光学氢敏性能进行了测试分析。XRD及SEM分析表明生长为2小时的不同掺杂浓度的ZnO:Cd纳米材料为定向生长的纳米棒阵列,所有薄膜都由纵向生长的纳米棒组成,其中2%Cd掺杂ZnO:Cd(记做ZnO:Cd-2)纳米棒阵列的纳米棒尺寸最小,比表面积最大,纳米棒阵列棒间分布间隙最大。在通过改变ZnO:Cd-2的生长时间来调控纳米棒的研究中发现,纳米棒随生长时间的增加基本呈线性增长,但纳米棒直径随生长时间变化较小。研究表明,通过控制Cd的掺杂浓度,可以抑制ZnO纳米棒的水平生长。透过率测试表明所有样品在450nm到800nm之间的透过率都达到60%以上,其中Cd掺杂浓度为2%的ZnO透过率最大。对基于ZnO:Cd纳米棒阵列制备的氢敏传感器测试研究中,不同Cd掺杂浓度器件对500ppm氢气的光学气敏灵敏度测试结果表明,基于ZnO:Cd-2纳米棒阵列的传感器光学灵敏度最大;在工作波长为480nm下通入500ppm H2,测试了ZnO:Cd-2基传感器的响应恢复曲线,经计算其灵敏度,响应时间和恢复时间分别为60%,17s和15s,表明其有良好的光学氢敏性能。进一步降低测试气体浓度,得到该传感器能有效检测氢气的最低浓度为100ppm,其灵敏度为20%,响应时间为16s。最后我们对其光学气敏机理进行了分析探讨。本研究中所有氢敏性能测试均在室温下进行,与前人的研究相比灵敏度有所提高,对实际的应用提供了一种实际可行的途径。