硒化锡及硫化亚锡纳米材料的制备及物性研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）硒化锡及硫化亚锡纳米材料的制备及物性研究刘骄二O一八年六月分类号：O782学校代号：11845UDC：密级：学号：2111515006广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）硒化锡及硫化亚锡纳米材料的制备及物性研究刘骄指导教师姓名、职称：简基康教授专业或领域名称：材料物理与化学学生所属学院：物理与光电工程学院论文答辩日期：2018年6月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)

2、PreparationandPropertiesofSnSeandSnSNanomaterialsCandidate:JiaoLiuSupervisor:Prof.JikangJianJune,2018SchoolofPhysics&OptoelectronicEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要硒化锡(SnSe)和硫化亚锡(SnS)是IV-VI族窄带隙层状半导体化合物，在近红外探测器、光伏产品等方面有广阔的应用前景。纳米材料显示出新奇的物性，

3、受到科技界的广泛关注。本论文采用化学气相沉积法，在无催化剂情况下，通过调控生长参数，克服材料本身晶体结构导致的生长习性，制备出硒化锡单晶纳米线和硫化亚锡/硅氧化物核壳结构纳米线，对其物相、微结构和物性进行了研究。主要研究结果如下：（1）以SnSe粉末为原料，利用化学气相沉积法合成了超长的SnSe单晶纳米线。对SnSe纳米线利用扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行了形貌、微结构和物相的表征。发现所合成的SnSe纳米线平均直径在270nm左右，长度可以达到亚毫米级，长径比超过30

4、00，显示出很强的一维生长特性，所合成的纳米线结晶性好，生长方向为沿着{011}面的法线方向。利用SnSe纳米线制成场效应晶体管，结果显示所合成的纳米线是P型电导。通过分析不同沉积时间下衬底表面样品的形貌演化，提出了纳米线的生长机制，显示：SnSe纳米线的生长是由于动力学因素，导致择优取向一维生长，抑制了自发的二维生长，是典型的气-固生长模式。利用紫外可见近红外吸收光谱（UV-vis-NIR）对SnSe纳米线的光学性能进行了研究，发现SnSe纳米线在近红外波段有一个较强的吸收，直接带隙为1.07eV，间接带隙为0.93eV。（2）采用化学气相沉积法，在无催化剂的情况下，

5、合成了SnS/SiOx核壳结构纳米线。对所合成的样品形貌和微结构进行了测试，发现所合成的纳米线是部分中空的核壳结构，外面壳层是非晶态的SiOx，内核为正交晶系的SnS。这种新颖结构纳米线的生长是由于SnS气化过程中出现分解，Sn刻蚀衬底Si，与系统环境氧杂质作用形成外包覆SiOx非晶层，约束了材料的横向生长。XPS分析显示，发现Si元素为+2价，O元素为-2价，Sn元素存在0价和+2价，S元素为-2价，证明SnS在实验过程中出现分解，有单质Sn和S的形成。本论文的研究获得了SnSe超长一维纳米线和新型SnS/SiOx核壳结构纳米线，纳米材料的制备方法上具有一定的创新性，

6、丰富扩展了现有的一维纳米材料的研究方法。I广东工业大学硕士学位论文关键词:硒化锡；硫化亚锡；纳米线；核壳结构；化学气相沉积法IIABSTRACTABSTRACTTinselenide(SnSe)andtin(Ⅱ)sulfide(SnS)aregroupIV-VInarrow-bandgaplayeredsemiconductorcompoundswithbroadapplicationprospectsinnear-infrareddetectionsandphotovoltaicproducts.Nanomaterialspresentnovelphysicalpro

7、pertiesandhavereceivedwidespreadattentionsfromthescientificcommunities.Inthisthesis,chemicalvapordepositiontechniquewasusedtorealizethecontrolledgrowthofSnSesingle-crystallinenanowires(NWs)andSnS/SiOXcore/shellNWsbyfinelyadjustingthegrowthparametersintheabsenceofcatalysts