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

1、廈門大學博士學位論文金屬氧化物（ZnO、SnO）半導體納米材料的制備、表征及其應用姓名：匡勤申請學位級別：博士專業(yè)：無機化學指導教師：鄭蘭蓀謝兆雄20071201摘要Sn02納米線屬于負溫度系數熱敏材料，但是其熱敏常數曰僅為433K，不適合作為熱敏電阻。光電導測試結果表明，對于365Ilm的紫外光，Zn0納米線的響應靈敏度遠遠大于SIl02納米線。這種響應靈敏度上的差別來源于兩種納米線的光電導效應產生機制的不同。場效應晶體管測試結果則提

2、供了跨導、電子遷移率等Sn02納米線器件的基本性能參數。納米線器件的成功構筑為我們進一步研究納米線在納米傳感器領域的應用打下了良好的基礎。第五章：以ZnO和Sn02納米線為例，探索了單根金屬氧化物半導體納米線構筑而成的納米器件在濕度傳感和氣體傳感兩個領域的應用。濕敏傳感測試結果表明，Sn02納米線器件對被測環(huán)境的相對濕度存在線性的響應，空氣中水分子和02分子在半導體表面的競爭物理吸附是可能的響應機制。同時，利用兩根獨立的ZnO納米線和S

3、n02納米線在同一硅片基底上成功構建了一個簡單的二元氣敏傳感器陣列，并初步探討了此陣列傳感器在混合氣體檢測領域中的應用。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。這些研究結果將推動單根金屬氧化物半導體納米線濕敏／氣敏傳感器向實用化方向發(fā)展。第六章：以核殼型Zno／Sn02四角叉為例，在兩種存在較大結構差異的晶體之間實現了三維外延生長，并且發(fā)現了外延界面對金屬氧化物半導體發(fā)光性質的

4、調制作用。電鏡表征結果證實了合成得到的產物是以ZnO四角叉為內核，厚度為15～30哦的Sn02外延層為外殼的核殼型復合結構，它們之間的外延關系為：(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果表明在Zno／Sn02外延界面的誘導下，四角叉的光學性質發(fā)生重大改變，在450～600啪范圍內出現了強烈的綠光發(fā)射。這項研究工作為今后類似的異質外延結構的合成以及光學性質的調制開辟了一

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。通過控制合適的實驗條件，Sn02在ZnO晶體表面可以形成納米顆粒、定向生長的納米棒／線和連續(xù)單晶薄膜三種納米結構形態(tài)。晶體結構分析表明ZnO和Sn02之間的晶格失配在Sn02外延生長中起著重要作用：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，而