单根SnO2纳米线器件的电输运及气敏性质研究.pdf

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1、TransportpropertiesandgassensorresearchofsingleSn02nanowiredeviceADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceBy砌馏GaoqiangSupervisor：AssociateProf．ChengGang，Prof．DuZuliangJune，2014关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大

2、学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除丈中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：201年年箩月／2日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论丈的作者，本人完全了解并

3、同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：趁当缮201喀年6A7。日学位论文指导教师签名：}缝堑习201∞年6R{o日摘要具有四方金红石结构的Sn02纳米线是一种直接宽带隙的N型半导体材料，在室温下的禁带宽度为3．6e

4、V。同时由于纳米线的形貌结构拥有大的比表面积、高的表面活性以及量子尺寸效应等特点具有优异的光学和电学性能，使其在气敏传感器、紫外光探测器、太阳能电池材料以及锂电池等领域有着广泛的应用价值。在本论文中，我们通过交流电场组装的方法成功构筑了基于肖特基接触的单根Sn02纳米线器件，通过退火处理和紫外光辐射的方法研究了调控单根Sn02纳米线电流输运特性的因素。在纳米线的输运特性的基础上，我们在不同条件下测试了单根Sn02纳米线器件的气敏特性。具体的研究内容如下几点：在第二章我们利用化学气相沉积的方法合成出了Sn02纳米线，通过对纳米线的形貌和结构的表征，我们得出了纳

5、米线的生长过程符合VLS机理。并通过热烧结的方法成功的在纳米线上负载了粒径在20nm左右的金纳米颗粒，最后利用交流电场组装的方法构筑了单根Sn02纳米线器件。在第三章中，我们通过对构筑成功的单根纳米线器件进行不同温度的退火处理后发现：随着退火温度的升高，一部分器件由肖特基接触逐步转化为欧姆接触，而另外一部分器件则仍是肖特基接触。随后我们对不同接触类型的纳米线器件在紫外光照射下进行电学测试得到结果：基于肖特基接触的器件相比于欧姆接触的器件对紫外光有很高的灵敏度和快速的响应速度，对紫外光的灵敏度高达4个数量级，我们分析上述原因可能是两种接触类型的器件对紫外光响应

6、机理不同造成的。第四章我们对不同接触类型的器件在不同条件下，分别对10ppm的H2S和100ppm的CO做了气敏实验测试：在相同的温度条件下，肖特基型器件对H2S的灵敏度比欧姆型器件提高了将近2个数量级，响应、恢复速度也有很大提高，主要是由于纳米线的反向电流随肖特基势垒处吸附氧的脱附量呈指数变化导致的。在紫外光辐射下，气敏器件对H2S的灵敏度提高了80％，对CO的灵敏度提高了3】7％，响应和恢复速度都有提高，说明紫外光辐射是一种提高器件气敏性能的有效方法。我们合成了粒径在20nm左右的金纳米颗粒，并成功的修饰到Sn02纳米线的表面，对修饰有金纳米颗粒的单根S

7、n02纳米线器件进行气敏测试，得到测试结果发现：与未负载的纳米线器件相比，灵敏度最大提高，1465％，响应速度提高了825％，恢复速度提高了150倍，得出了对纳米线表面金纳米颗粒修饰是一种比较有效的提高纳米线气敏性能的方法。关键词：SnOz纳米线，输运特性，肖特基势垒，气敏测试ABSTRACTWithaQuartetofrutilestructureofSn02nanowireisakindofdirectwidebringgapN-typesemiconductormaterial，thebandgapis3．6eVatroomtemperature．Du

8、etothemorphologyofthenanow