金屬氧化物一維納米結(jié)構(gòu)和電子態(tài)調(diào)控研究.pdf

1、半導(dǎo)體金屬氧化物納米線,由于其獨(dú)特的物理特性,在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。金屬氧化物納米線的合成過程直接影響了納米線的物理特性,對(duì)它的應(yīng)用起著關(guān)鍵作用。金屬氧化物在不同熱力學(xué)環(huán)境中可能以不同的結(jié)構(gòu)相存在,同時(shí)金屬氧化物也可能以亞穩(wěn)相形式存在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。不同相的金屬氧化物的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)特性可能相差很大。金屬氧化物納米線的電子結(jié)構(gòu)和一維量子輸運(yùn)特性決定了金屬氧化物器件的技術(shù)性能。因此,研究金屬氧化物納米線在熱力學(xué)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)特性,

2、相形成與轉(zhuǎn)變,電子結(jié)構(gòu)和一維量子輸運(yùn)特性,對(duì)理解金屬氧化物納米線的物理特性,獲得對(duì)結(jié)構(gòu),形貌,尺寸的人為控制,及它們?cè)诠I(yè)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用都具有重要意義。
　　 氧化鉛是一種擁有中等帶隙的半導(dǎo)體,而且毒性很小,其在太陽能電池、光敏、氣敏傳感器、生物醫(yī)療、能量?jī)?chǔ)存等方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景。氧化鉛在低溫下以α-PbO形式存在,通常稱為低溫相,其能帶間隙約為1.9eV,而在498℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?PbO,通常稱為高溫相,其能隙大約為2.

3、5eV,β-PbO經(jīng)常以亞穩(wěn)相形式存在于常溫常壓下。在常溫常壓下氧化鉛通常以混合相的形式存在,用普通的化學(xué)合成方法制備純相的氧化鉛十分困難。
　　 本工作發(fā)展了一套簡(jiǎn)單、易行的熱氧化法,由金屬鉛納米線直接生長(zhǎng)成純相氧化鉛納米線。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)室中的氧分壓、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等熱力學(xué)條件來控制和調(diào)節(jié)氧化鉛一維納米線的相結(jié)構(gòu)和橫向尺度。同時(shí)借助X射線衍射,掃描電鏡,原子力顯微鏡和紫外可見光吸收等實(shí)驗(yàn)手段,結(jié)合理論計(jì)算和分析,研究了氧化

4、鉛納米線的相結(jié)構(gòu)、相形成與轉(zhuǎn)變,電子結(jié)構(gòu)和一維量子輸運(yùn)特性。本文主要包括以下幾方面的工作:
　　 一、建立了一套可調(diào)節(jié)溫度、氣體和氣體分壓的系統(tǒng),用于完成對(duì)金屬鉛納米線的氧化。
　　 二、通過對(duì)反應(yīng)室中的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)氧化鉛一維納米結(jié)構(gòu)可控生長(zhǎng),并成功獲得了不同橫向尺度的氧化鉛納米線等一維納米結(jié)構(gòu)。
　　 三、以一種簡(jiǎn)單、易行的方法由金屬納米線制備出了純相氧化物納米線等微納米結(jié)構(gòu)。
　　

5、四、通過分析和研究一氧化鉛相形成的熱力學(xué)條件,制備了不同相的純相一氧化鉛納米線,并對(duì)其進(jìn)行了表征。
　　 五、本工作的研究揭示了,純相的制備非常依賴于對(duì)溫度和氧流量的控制,僅僅在一個(gè)非常小的溫度,氧流的區(qū)間內(nèi)可能制備出純相的氧化鉛納米線。
　　 六、本工作表明鉛納米線在經(jīng)過氧化后,線性保持的非常良好。
　　 七、本工作首次發(fā)現(xiàn)了,氧化鉛納米線存在不同于體材料的結(jié)構(gòu)相反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并研究了這種與尺度相關(guān)現(xiàn)象的可能物理機(jī)