本论文从微结构气体传感器研究的三个主要方面——气敏材料、器件结构、敏感特性及机制出发，设计了三种不同结构的器件；利用LB膜技术制备了一系列NO₂气敏薄膜，并进行了微观结构表征和分析，同时对其NO₂气敏特性和敏感机理进行了研究。其主要内容归纳如下： 1．将微电子半导体工艺与LB膜技术相结合，首次制备了利用稀土元素双酞菁LB膜替代MOSFET中的栅极金属的化学场效应管（LB-OSFET）气体传感器和电荷流动场效应管（CFT）气体传感器；并首次将栅区开槽宽度不同的四个CFT器件进行集成，形成了简单的稀土元素双酞菁LB膜NO₂气敏传感器阵列。 2．采用LB膜技术制备了不同层数的聚苯胺（PAN）、酞菁铜（（i-PrO）₄CuPc）以及稀土元素（Ⅲ）系列双酞菁（RE［Pc（OC₈H₁7）₈］₂；RE=Pr，Sm，Er，Tb）LB膜，并对它们的单分子膜在气-液界面上的行为动态进行了研究。其中，首次对稀土元素（Ⅲ）系列双酞菁在亚相界面上的成膜特性及单分子膜的压缩-回复特性进行了较为详细的研究。实验表明，六种材料相比较，Sm［Pc（OC₈H₁7）₈］₂与十八烷醇（摩尔比为1：3）混合后，在亚相pH值为6.2、亚相温度为25℃、压缩速度为3mm/min、提膜速度为2mm/min的优化条件下具有较好的成膜性能，转移比接近于1.0。在该成膜条件下制备的LB膜较蒸发、旋涂等方法制备的薄膜具有更均匀、致密的特点。 3．对不同层数的LB膜尤其对稀土元素（Ⅲ）双酞菁络合物LB膜进行了微观分析和结构表征。采用紫外-可见光光谱（UV-ViS）对不同层数的LB膜进行了表征，发现膜层之间未发生分子聚集的现象，层间具有纵向均匀性。采用X-射线光电子能谱（XPS）分析了LB膜的成膜特性，发现Sm［Pc（OC₈H₁7）₈］₂较其他材料具有好的成膜性，并利用转角法对单层LB膜的厚度进行了计算，其结果（49.8A）与椭偏仪测得的膜厚数据（50.0A）基本吻合。采用透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）分别对部分LB膜的形貌及不同条件下的结构进行了表征，发现薄膜由许多球状小颗粒组成，且结构均匀、致密；在多层膜形成过程中，出现了结晶现象，并且分子排列发生了倾斜，与基片水平方向之间的夹角约为25°～30°；在高膜压下形成的LB膜易于崩溃。采用小角X-射 电于科技大学博士学位论文线散射（SAXS）对多层LB膜的结构进行了表征，发现LB膜具有层状结构的特点和长程有序特征，并对多层LB膜中分子排列的取向状态进行了初步推测，与AFM得到的结果一致。采用电化学循环伏安分析法研究了部分LB膜的电化学特性，发现稀土元素（Ill）双酞著 LB膜有可能成为具有某些功能的修饰电极材料。 4．对不同材料（PAN，（i－PrO）．CuPc，Er【Pc（OC：H．；）思。，Pr【Pc（OC：H；，）。］。，S叫PC＊C：H17）812卜不同膜厚、不同器件结构（平面电极结构器件，ChCCFET，CFT）的LB膜气体传感器的NO。气敏特性进行了研究。发现S叫PCpC爿；，)：］。较其他几种材料具有更好的NO。敏感特性、响应特性和选择性。LB膜越薄或NO。气体浓度越大，响应越快。LB膜ChemFET和CFT器件解决了高阻测量困难的问题，能够探测到更低的NO2气体浓度并具有更好的稳定性。气体浓度检测范围为 0—100ppm，对 20ppm NO。气体的响应时间小于 20秒。 5．对聚苯胺和酞普的气敏机理进行了分析。并首次利用XPS研究了NO。气体对酞菩材料LB膜微观结构的影响，通过结构的变化探讨了酞普LB膜对NO。气体的敏感机理。发现稀土元素的引入对双酞育络合物LB膜的NO。气敏特性具有显著的影响作用，并且酞蔷分子与NO。分子之间发生了反应，这将影响酞菩LB膜NO。气体传感器的响应和恢复特性。与单酞膏相比，稀土元素 （HI）双酞育是一种很有前途的气敏材料。同时，针对酞曹 LB膜对 NOz气体的响应动力学过程，提出了气体响应的能带理论模型，并对气敏特性中的厚度效应、浓度效应、温度效应以及气体响应动力学过程的影响因素进行了分析和讨论，同时对实验结果进行了较为合理的解释。