金屬氧化物(ZnO、SnO-,2-)半導(dǎo)體納米材料的制備、表征及其應(yīng)用.pdf

1、廈門大學(xué)博士學(xué)位論文金屬氧化物（ZnO、SnO）半導(dǎo)體納米材料的制備、表征及其應(yīng)用姓名：匡勤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：無機(jī)化學(xué)指導(dǎo)教師：鄭蘭蓀謝兆雄20071201摘要Sn02納米線屬于負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料，但是其熱敏常數(shù)曰僅為433K，不適合作為熱敏電阻。光電導(dǎo)測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于365Ilm的紫外光，Zn0納米線的響應(yīng)靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于SIl02納米線。這種響應(yīng)靈敏度上的差別來源于兩種納米線的光電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制的不同。場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試結(jié)果則提

2、供了跨導(dǎo)、電子遷移率等Sn02納米線器件的基本性能參數(shù)。納米線器件的成功構(gòu)筑為我們進(jìn)一步研究納米線在納米傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。第五章：以ZnO和Sn02納米線為例，探索了單根金屬氧化物半導(dǎo)體納米線構(gòu)筑而成的納米器件在濕度傳感和氣體傳感兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。濕敏傳感測(cè)試結(jié)果表明，Sn02納米線器件對(duì)被測(cè)環(huán)境的相對(duì)濕度存在線性的響應(yīng)，空氣中水分子和02分子在半導(dǎo)體表面的競(jìng)爭(zhēng)物理吸附是可能的響應(yīng)機(jī)制。同時(shí)，利用兩根獨(dú)立的ZnO納米線和S

3、n02納米線在同一硅片基底上成功構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的二元?dú)饷魝鞲衅麝嚵校⒊醪教接懥舜岁嚵袀鞲衅髟诨旌蠚怏w檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。此外，我們通過在金屬氧化物納米線表面修飾金屬或氧化物顆粒大大改善了納米線氣敏傳感器的靈敏度和選擇性。這些研究結(jié)果將推動(dòng)單根金屬氧化物半導(dǎo)體納米線濕敏／氣敏傳感器向?qū)嵱没较虬l(fā)展。第六章：以核殼型Zno／Sn02四角叉為例，在兩種存在較大結(jié)構(gòu)差異的晶體之間實(shí)現(xiàn)了三維外延生長(zhǎng)，并且發(fā)現(xiàn)了外延界面對(duì)金屬氧化物半導(dǎo)體發(fā)光性質(zhì)的

4、調(diào)制作用。電鏡表征結(jié)果證實(shí)了合成得到的產(chǎn)物是以ZnO四角叉為內(nèi)核，厚度為15～30哦的Sn02外延層為外殼的核殼型復(fù)合結(jié)構(gòu)，它們之間的外延關(guān)系為：(010)s。02II(01To)z。o和【100】s。02Il【o001】zno。光致發(fā)光和陰極熒光分析結(jié)果表明在Zno／Sn02外延界面的誘導(dǎo)下，四角叉的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生重大改變，在450～600啪范圍內(nèi)出現(xiàn)了強(qiáng)烈的綠光發(fā)射。這項(xiàng)研究工作為今后類似的異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)的合成以及光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制開辟了一

5、條新的道路。第七章：以ZnO六棱柱和六棱錐為生長(zhǎng)模板，系統(tǒng)考察了Sn02在ZnO晶體的三組典型晶面(0lT0)、10T1)、0001)上的外延生長(zhǎng)。通過控制合適的實(shí)驗(yàn)條件，Sn02在ZnO晶體表面可以形成納米顆粒、定向生長(zhǎng)的納米棒／線和連續(xù)單晶薄膜三種納米結(jié)構(gòu)形態(tài)。晶體結(jié)構(gòu)分析表明ZnO和Sn02之間的晶格失配在Sn02外延生長(zhǎng)中起著重要作用：SIl02總是沿著晶格失配度最小的方向(即【2TTo】zn0I【00l】s。02)優(yōu)先生長(zhǎng)，而