Cr,2O,3和CuO纳米结构合成及气敏特性研究

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1、河南人学2006级凝聚态物理专业硕士学位论文2009．6中文摘要作为很重要的P型半导体材料，Cr203和CuO都有着各自独特的物理和化学性质。其中最值得关注的是它们对大多数还原性气体，如乙醇，氨气，一氧化碳等有敏感性。由于目前气敏测试的主要方法为电阻式测量，而这种方法存在室温灵敏度较低和需外接闭合电路才能测量，而这对于实际应用来说，是一个致命的缺点。相比之下，表面光电压技术则不存在上述问题，目前是研究半导体表面电子转移过程强有力的工具之一，且对表面气体吸附的灵敏度很高。本论文在合成和结构表征Cr203和CuO纳米结构的基础上，利用表面光电压技术研究其气敏特性。

2、第二章中，首先利用水热法合成了Cr203纳米空心球并利用表面光电压技术研究了样品在酒精气氛下的气敏特性。表面光电压实验发现与传统的块体材料相比，具有纳米空心球结构的Cr203在酒精气氛下其气敏特性提高显著。XPS表征证实Cr203纳米空心球存在大量表面态，这些表面态能吸附较多的氧(Q幽。)，一方面能够和乙醇分子反应释放较多的电子，另一方面对光生电子一空穴对的分离能力增强，使其对乙醇气体的灵敏度提高。结果表明，基于检测光诱导表面电势变化的表面光电压(SPV)技术可以实现在室温下对气敏特性的高灵敏度检测。论文第三章中利用溶剂热法通过控制反应温度制备出了CuO纳米棒

3、阵列，纳米花状和片状一系列结构。并利用光电压技术表征了CuO纳米棒阵列对乙醇的气敏性质发现较之体相材料其光电压值有了明显提高。同时通过能带理论简单解释了实验现象，这从一定程度上验证了第二章的结果。关键词：Cr203纳米空心球；CuO纳米棒阵列；表面光电压：气敏特性。河南人学2006级凝聚态物理专业硕士学位论文2009．6AbstractAsanimportantp-typesemiconductor，Cr203andCuOhasmanyoutstandingphysicalandchemicalpropertiesItisnoteworthythatCr203

4、andCuOhavesensitiveofoverwhelmingmajorityreducegas，suchasethanol，ammoniaandcarbonmonoxide．Asweknow，mostofthetraditionalresistancetypesofsensorsshouldrunathi曲temperatureandhighgasconcentration，becausegasadsorption-desorptioncarriedoutveryslowlyatRT．Thesurfacephotovoltage(SPy)methodis

5、awellestablishedcontactlessandnondestructivetechniqueforsemiconductorcharacterizationthatreliesonanalyzingillumination-inducedchangesinthesurfacevoltage．Atthesametime，nanostructuredmaterialswillchangeitsphysicalandchemicalproperties．Therefore，itissignificativeworktostudygas-sensitiv

6、echaractersofCr203andCuOnanostructuredbysurfacephotovoltagespectroscopyinthisthesis．InChapter2，Cr203hollownanospheresweresynthesizedviaahydrothermalapproachandtheroom-temperaturegassensingpropertieswereinvestigatedbymeansofSPVtechnique．Comparedwiththetraditionalbulkmaterials，thegas·

7、sensingpropertiesofCr203hollownanospheresinthesameconcentrationofthealcoholhaveincreasesignificantly．ThereasonWasthatthesurfaceoftheCr203hollownanospheresexitedmoredefectsandadsorptionoxygenionswhichCallreactwithethanolmoleculestoreleaseelectronandmakeelectron-holepawsseparateeffect

8、ivelySOastoincrease