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在本论文中,我们主要通过水热和热蒸发等不同的方法合成了两种一维纳米半导体材料。在此基础上制备了一些纳米器件,并对它们的物理性质进行了研究。
采用水热方法,合成了尺寸可以控制的氧化锡纳米棒。前驱体为SnCl4,并且使用了对人体和环境危害小的乙醇和水的混合溶液做溶剂。氧化锡纳米棒的半径和长度可以分别控制在~3-15nmand~40-200nm的范围内。由它们制备的气敏器件可以检测ppm(10-6)量级的乙醇气体。而且,测量二十个器件后,发现了器件灵敏度与检测浓度成线性关系。高灵敏度以及线性关系表明氧化锡纳米棒是气敏材料很好的替代品。
我们通过湿化学方法合成了SnO2@CNTs核壳复合材料。其中,氧化锡的厚度大约为10nm。基于这种核壳材料的气敏器件呈现了较高的气敏特性以及非常短的响应时间和恢复时间。响应时间和恢复时间大约都在1s左右。通过研究发现这种高的灵敏特性和快速的响应和恢复应该归于氧化锡纳米晶高的比表面积以及核壳材料在器件上形成的多孔网络结构。
我们采用了热蒸发的方法制备了90μm长的氧化锡纳米带阵列,并且研究了它们的场发射特性。当阳极与阴极之间的距离为0.5mm时,纳米带的域值很低,为2.3V/μm。当阳极与阴极之间的距离为0.35m,外场为4.4V/μm时,场发射电流密度快速达到2.1mA/cm2。根据F-N方程以及与微米长碳管相关的模型,我们对其机制进行了研究。
我们对氧化锌纳米线与树脂复合材料的微波吸收特性进行了研究。在X-Band区域,可以观测到较强的微波吸收峰,其强度随氧化锌浓度的增加而增加。另外,我们还以氧化锌纳米线为模板制备了二氧化硅纳米管。它们的外径可以控制在5nm到30nm之间。而且,通过该方法还可以制备三维二氧化硅纳米管,如四角锥二氧化硅纳米管。这种外径和形貌可控的二氧化硅纳米管构建新型纳米器件上有潜在的应用价值。
我们采用原位制备方法制备了氧化锡纳米带晶体管。研究了晶体管对紫外光和绿光辐射的响应特性。在紫外光照射下,器件的电流开关比在真空和空气条件下分别达到了105和106,远远高于单根的纳米带的开关比。另外,还研究了温度对器件电学性质的影响。