现代工业发展产生了大量有毒有害气体，在很大程度上危害人们的健康和生态环境。因此，研究各种高性能气敏传感器材料与器件具有重要的现实意义。在目前研究的各种敏感材料中，氧化钨基气敏材料是一种极有发展与应用前途的气体敏感材料。本论文以多孔氧化铝（AAM）作为模板和基底，采用磁控溅射法在其上沉积高活性比表面的氧化钨孔阵列薄膜，探讨了孔阵列薄膜的模板辅助沉积工艺，研究了多孔薄膜的膜厚和孔特征对WO₃孔阵列薄膜的形貌与气体敏感性能的影响。进一步采用磁控反应溅射和射频溅射对多孔WO₃薄膜进行金属掺杂改性（TiO₂，CuO以及Pt），辅以常规退火和快速退火处理，研究了金属掺杂和退火工艺对WO₃多孔薄膜气敏性能的影响。研究结果表明：利用溅射法在AAM模板之上沉积的WO₃薄膜可以复制模板的多孔形貌，形成孔结构排列规整的多孔微阵列结构薄膜；AAM孔径越小，形成的多孔薄膜的孔结构有序度越高；孔径越大，孔结构的复制效果越好；WO₃多孔微阵列薄膜探测NO₂气体时的最佳工作温度为150℃，在此工作温度下，多孔薄膜表现出了最高的NO₂灵敏度和良好的NO₂选择性；溅射时间影响多孔WO₃薄膜的厚度和灵敏度，溅射时间越长，膜厚越大，退火后的膜结构越致密，导致NO₂灵敏度降低；经过快速退火制备的薄膜表面晶粒更为细小致密，具有更高的气体响应灵敏度；但是，常规退火的气敏元件的响应恢复时间要比快速退火后的气敏元件短；500℃下对多孔薄膜进行快速退火可获得高的灵敏度和快速的响应恢复特性；Ti掺杂可改善WO₃薄膜对NO₂气体的响应灵敏度，但并不能明显提高响应恢复性能；Cu掺杂可明显提高WO₃多孔薄膜基敏感元件的NO₂响应灵敏度，获得对ppb级NO₂具有显著敏感响应的超高灵敏度NO₂气体传感器，其最低探测NO₂气体浓度达到17ppb。