SnO2纳米线的合成与结构表征.pdf

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1、第38卷第2期化工新型材料Vo1．38No．22010年2月NEWCHEMICALMATERIALS·61·SnO2纳米线的合成与结构表征杨焕银马拥军裴重华(西南科技大学材料科学与工程学院，绵阳621010)摘要采用化学气相沉积法在经表面活性剂与硝酸镍的混合溶液处理过的硅衬底上成功制备出了直径均匀可控的二氧化锡(sn02)纳米线。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、x射线衍射等手段对样品的表面形貌、微结构及成分等进行了表征分析。并在此基础上讨论了纳米线所遵循的生长机理。关键词化学气相沉

2、积，二氧化锡，纳米线，可控生长SynthesisandstructurecharacterizationofSnOznanowiresYangHuanyinMaYongjunPeiChonghua(CollegeofMaterialScienceandEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010)AbstractSnChnanowiresofwhichthediameterswereuniformandcon

3、trolledweregrownonsiliconsubstratestreatedbynickelnitrateandsufactantmixedsolutionbychemicalvapordeposition．Themorphology，microstructureandthechemicalcompositionoftheproductswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicrosc

4、opy(TEM)andX-raydiffraction(XRD)．Andthegrowthmechanismofnanowireswasdiscussed．Keywordschemicalvapordeposition，SnO2，nanowire，controlledgrowth1实验部分Sn02作为一种宽带隙(室温禁带宽度约为3．65ev)的氧化物半导体，是一种重要的功能材料。由于其特殊的透光、导1．1样品制备电及气敏性质，是制备透明电极、气敏元件的理想材料，在构样品制备在高温管式炉中进行，其实验

5、装置如图1所示。造平板显示器、薄膜太阳能电池、气敏传感器等方面有着广泛首先，选取n型(100)Si单晶片作为衬底，以一定的比例配制的应用。而SnOz纳米线由于具有高比表面积、高活性等特殊Ni(NO3)z与表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)的混物理性质，致使它对外界环境(如温度、光、湿气等)相当敏感，合溶液100mL，将硅衬底浸入催化剂溶液中，再迅速提出在空可利用来研制响应速度快、灵敏度高、选择性好的各种不同用气中晾干。然后，按摩尔比2：1的比例称取SnO2和活性炭的混合粉末，经研磨之后放入陶

6、瓷舟中，将陶瓷舟与晾干的衬途的传感器。因而，sn02纳米线迅速成为研究热点，国内外底依次排列置于载物板上，放入管式炉，其中，陶瓷舟处于衬科研工作者已经成功制备出了SnOz纳米线、纳米带、纳米棒底的气流上方且位于热电偶中央加热区(各部分位置见图1)。等一维纳米结构E。随后，将炉管抽真空至压力10Pa时，通入氩气，稳定之后保持由于纳米材料的性质敏感地依赖于其微结构，因此在生流量为0．15L／min；然后于55min内将炉温升至1200℃并保长过程中更好地控制Sn02纳米线的生长，以获得离散性好、温4h。

7、待炉温降至室温左右，取出衬底，衬底上的沉积物即是直径均匀、具有特定微结构的纳米线在其具体应用上具有非所制备的样品。常重要的意义，也依然是纳米线制备研究领域中的重点问题。热电．偶纳米线的制备研究发展到今天已比较成熟，制备方法多种多样_6_8J，但针对其直径可控生长方面的研究相对较少，工艺也比较复杂。以往对纳米线直径进行控制采取的方法多是在液气体相反应中结合模板法，利用模板孔径进行控制。本实验采用气体制备工艺较成熟的化学气相沉积方法，利用表面活性剂分散气体催化剂颗粒来控制生长SnOz纳米线，其直径得到有

8、效的控制。真卒泵图1实验装置示意图基金项目：西南科技大学科研基金(053113)作者简介：杨焕银(1983一)，女，硕士研究生，研究方向：纳米材料。联系人：马拥军(1972一)，副研究员。·62·化工新型材料第38卷1．2样品表征利用扫描电子显微镜(日本日立公司，TM-1000)、透射电子显微镜(日本电子公司，JEM2010)、选区电子衍射对样品表面形貌及微结构进行表征；利用x射线衍射仪(日本理学电机公司，D／max-RB)对样品进行物相分析。2结果与讨论图2为所得样