單根sno2納米線器件的電輸運及氣敏性質(zhì)研究

1、T r a n s p o r t p r o p e r t i e sa n d g a ss e n s o rr e s e a r c ho f s i n g l eS n 0 2 n a n o w i r e d e v i c eA D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e d t ot h eG r a d u a t e S c h o o lo f H e n a n U n

2、i v e r s i t yi nP a r t i a l F u l f i l l m e n to f t h eR e q u i r e m e n t sf o r t h e D e g r e e o fM a s t e r o fS c i e n c eB y砌餾G a o q i a n gS u p e r v i s o r ：A s s o c i a t eP r o f ．C h e n g G a

3、 n g ，P r o f ．D u Z u l i a n gJ u n e ，2 0 1 4摘要具有四方金紅石結構的S n 0 2 納米線是一種直接寬帶隙的N 型半導體材料，在室溫下的禁帶寬度為3 ．6e V 。同時由于納米線的形貌結構擁有大的比表面積、高的表面活性以及量子尺寸效應等特點具有優(yōu)異的光學和電學性能，使其在氣敏傳感器、紫外光探測器、太陽能電池材料以及鋰電池等領域有著廣泛的應用價值。在本論文中，我們通過交流電場組裝的方法成

4、功構筑了基于肖特基接觸的單根S n 0 2 納米線器件，通過退火處理和紫外光輻射的方法研究了調(diào)控單根S n 0 2 納米線電流輸運特性的因素。在納米線的輸運特性的基礎上，我們在不同條件下測試了單根S n 0 2 納米線器件的氣敏特性。具體的研究內(nèi)容如下幾點：在第二章我們利用化學氣相沉積的方法合成出了S n 0 2 納米線，通過對納米線的形貌和結構的表征，我們得出了納米線的生長過程符合V L S 機理。并通過熱燒結的方法成功的在納米線上負

5、載了粒徑在2 0 n m 左右的金納米顆粒，最后利用交流電場組裝的方法構筑了單根S n 0 2 納米線器件。在第三章中，我們通過對構筑成功的單根納米線器件進行不同溫度的退火處理后發(fā)現(xiàn)：隨著退火溫度的升高，一部分器件由肖特基接觸逐步轉化為歐姆接觸，而另外一部分器件則仍是肖特基接觸。隨后我們對不同接觸類型的納米線器件在紫外光照射下進行電學測試得到結果：基于肖特基接觸的器件相比于歐姆接觸的器件對紫外光有很高的靈敏度和快速的響應速度，對紫外光的

6、靈敏度高達4 個數(shù)量級，我們分析上述原因可能是兩種接觸類型的器件對紫外光響應機理不同造成的。第四章我們對不同接觸類型的器件在不同條件下，分別對1 0 p p m 的H 2 S 和1 0 0 p p m的C O 做了氣敏實驗測試：在相同的溫度條件下，肖特基型器件對H 2 S 的靈敏度比歐姆型器件提高了將近2 個數(shù)量級，響應、恢復速度也有很大提高，主要是由于納米線的反向電流隨肖特基勢壘處吸附氧的脫附量呈指數(shù)變化導致的。在紫外光輻射下，氣敏器