單根sno2納米線器件的電輸運(yùn)及氣敏性質(zhì)研究

1、T r a n s p o r t p r o p e r t i e sa n d g a ss e n s o rr e s e a r c ho f s i n g l eS n 0 2 n a n o w i r e d e v i c eA D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d t ot h eG r a d u a t e S c h o o lo f H e n a n U n

2、i v e r s i t yi nP a r t i a l F u l f i l l m e n to f t h eR e q u i r e m e n t sf o r t h e D e g r e e o fM a s t e r o fS c i e n c eB y砌餾G a o q i a n gS u p e r v i s o r ：A s s o c i a t eP r o f ．C h e n g G a

3、 n g ，P r o f ．D u Z u l i a n gJ u n e ，2 0 1 4摘要具有四方金紅石結(jié)構(gòu)的S n 0 2 納米線是一種直接寬帶隙的N 型半導(dǎo)體材料，在室溫下的禁帶寬度為3 ．6e V 。同時(shí)由于納米線的形貌結(jié)構(gòu)擁有大的比表面積、高的表面活性以及量子尺寸效應(yīng)等特點(diǎn)具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，使其在氣敏傳感器、紫外光探測(cè)器、太陽(yáng)能電池材料以及鋰電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在本論文中，我們通過(guò)交流電場(chǎng)組裝的方法成

4、功構(gòu)筑了基于肖特基接觸的單根S n 0 2 納米線器件，通過(guò)退火處理和紫外光輻射的方法研究了調(diào)控單根S n 0 2 納米線電流輸運(yùn)特性的因素。在納米線的輸運(yùn)特性的基礎(chǔ)上，我們?cè)诓煌瑮l件下測(cè)試了單根S n 0 2 納米線器件的氣敏特性。具體的研究?jī)?nèi)容如下幾點(diǎn)：在第二章我們利用化學(xué)氣相沉積的方法合成出了S n 0 2 納米線，通過(guò)對(duì)納米線的形貌和結(jié)構(gòu)的表征，我們得出了納米線的生長(zhǎng)過(guò)程符合V L S 機(jī)理。并通過(guò)熱燒結(jié)的方法成功的在納米線上負(fù)

5、載了粒徑在2 0 n m 左右的金納米顆粒，最后利用交流電場(chǎng)組裝的方法構(gòu)筑了單根S n 0 2 納米線器件。在第三章中，我們通過(guò)對(duì)構(gòu)筑成功的單根納米線器件進(jìn)行不同溫度的退火處理后發(fā)現(xiàn)：隨著退火溫度的升高，一部分器件由肖特基接觸逐步轉(zhuǎn)化為歐姆接觸，而另外一部分器件則仍是肖特基接觸。隨后我們對(duì)不同接觸類(lèi)型的納米線器件在紫外光照射下進(jìn)行電學(xué)測(cè)試得到結(jié)果：基于肖特基接觸的器件相比于歐姆接觸的器件對(duì)紫外光有很高的靈敏度和快速的響應(yīng)速度，對(duì)紫外光的

6、靈敏度高達(dá)4 個(gè)數(shù)量級(jí)，我們分析上述原因可能是兩種接觸類(lèi)型的器件對(duì)紫外光響應(yīng)機(jī)理不同造成的。第四章我們對(duì)不同接觸類(lèi)型的器件在不同條件下，分別對(duì)1 0 p p m 的H 2 S 和1 0 0 p p m的C O 做了氣敏實(shí)驗(yàn)測(cè)試：在相同的溫度條件下，肖特基型器件對(duì)H 2 S 的靈敏度比歐姆型器件提高了將近2 個(gè)數(shù)量級(jí)，響應(yīng)、恢復(fù)速度也有很大提高，主要是由于納米線的反向電流隨肖特基勢(shì)壘處吸附氧的脫附量呈指數(shù)變化導(dǎo)致的。在紫外光輻射下，氣敏器