單根ZnO納米線氣敏及光電性質(zhì)的研究.pdf

1、一維ZnO納米材料在納米電子器件、光電子器件、納米傳感器等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，使得其制備和應(yīng)用的研究成為國際熱點。由于表面效應(yīng)，ZnO納米線的導(dǎo)電性質(zhì)受環(huán)境氣氛、溫度及光輻射的影響顯著。因此，其在氣敏傳感器和紫外光探測方面的研究具有重要意義。本文利用化學(xué)氣相沉積法制備了ZnO納米線，采用簡易、低廉的微柵模板法制作單根ZnO納米線歐姆接觸的微電極，并對器件的氣敏及光電特性進(jìn)行了研究。
　　為了研究單根ZnO納米線器件的氣敏機(jī)理

2、，對器件的氧氣和空氣的氣敏特性進(jìn)行了測試。在不同空氣壓強(qiáng)下測試單根ZnO納米線的電阻，發(fā)現(xiàn)電阻與真空度的對數(shù)成線性關(guān)系，說明單根ZnO納米線器件可以制成真空傳感器，真空傳感器的機(jī)制主要與納米線表面氧負(fù)離子的脫附作用有關(guān)。變溫實驗表明溫度對真空傳感器靈敏度有很大影響：在溫度為325℃時，壓強(qiáng)P=10 Pa時ZnO納米線的電阻約為一個大氣壓下的1000倍；而室溫情況下，此倍數(shù)降為10。這種巨大變化是由于溫度升高促使納米線的電子熱激發(fā)，載流子

3、濃度增加，電流增大。
　　繼單根ZnO納米線器件的氣敏性質(zhì)研究之后，又對其光電特性進(jìn)行了研究。實驗結(jié)果表明，ZnO納米線對紫外光非常敏感。當(dāng)源漏電壓為1.5V時，光電流與暗電流之比為8.3，表明器件可以應(yīng)用到光控開關(guān)等領(lǐng)域中。為了研究光電流的恢復(fù)過程，探究了納米線光電流的衰減機(jī)理，并首次將衰減過程歸結(jié)為三種過程，即電子空穴的復(fù)合、水分子的吸附過程和氧分子的吸附過程，其時間常數(shù)分別是τ1=0.2 s,τ2=8.5 s和τ3=86.6