二氧化錫微米線的CVD生長(zhǎng)及紫外探測(cè)器的研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-10 19:43
寬禁帶金屬氧化物半導(dǎo)體在光電子技術(shù)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力,近些年,大量的研究已經(jīng)聚焦在這些領(lǐng)域:如太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器、氣敏傳感器、發(fā)光二極管,已經(jīng)聚焦在這些材料上。二氧化錫（SnO2）作為其中的一員,是一種Ⅳ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料,也是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料,禁帶寬度為3.7～4.0e V,具有較高的載流子遷移率（250 cm2V-1S-1）,在紫外探測(cè)領(lǐng)域具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用價(jià)值,可應(yīng)用于生命醫(yī)學(xué)、植物生長(zhǎng)、火焰監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。在材料制備方面,目前高結(jié)晶質(zhì)量的氧化錫薄膜制備工藝已經(jīng)成熟,但是需要使用比較昂貴的設(shè)備如MBE、MOCVD等,這樣就增加了材料的制備成本。水熱法是一種實(shí)驗(yàn)成本較低的方法,常用來(lái)制備微納米材料,但是,利用此方法制備的二氧化錫納米線,由于溫度偏低,存在著材料內(nèi)部缺陷多、結(jié)晶質(zhì)量差、器件制作操作困難等缺點(diǎn)。所以如何生長(zhǎng)出結(jié)晶質(zhì)量高、可操作性強(qiáng)且成本低的氧化錫微米線,是非常值得研究的問(wèn)題。因此,針對(duì)以上問(wèn)題,本論文圍繞SnO2微米線的生長(zhǎng)及異質(zhì)結(jié)紫外探測(cè)器件的設(shè)計(jì)與制備展開(kāi)了研究工作,并取得了以下創(chuàng)新性研究成果。（1）利用化學(xué)氣相...
【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
-6-因此克服這兩大難題可以大大拓寬SnO2在光電探測(cè)方面的研究。圖1-2SnO2金紅石結(jié)構(gòu)模型表1-1二氧化錫（SnO2）的一些基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)參數(shù)數(shù)值外觀白色粉末分子量150.71密度6.95g/mL熔點(diǎn)1630℃沸點(diǎn)1800℃禁帶寬度3.6eV溶解性不溶于水、稀酸和堿液；溶于濃硫酸眾所周知，在氣敏傳感器領(lǐng)域SnO2是最具研究?jī)r(jià)值的材料之一，由于SnO2具有優(yōu)異的氣敏特性，其在氣敏傳感器領(lǐng)域得到了廣泛的研究并且已經(jīng)有相關(guān)的商業(yè)化產(chǎn)品。在現(xiàn)在社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)遇到各種各樣的氣體，比如甲烷、一氧化碳、煤氣、氫氣等，這些氣體會(huì)嚴(yán)重危害我們的生命健康。因此就需要靈敏的氣敏傳感器“嗅”出空氣中的氣體類型以及氣體的濃度等信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣濕度、各類氣體、化學(xué)物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，從而保障人們的生命健康安全。根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道SnO2在相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多有價(jià)值的研究成果，對(duì)于人們生命健康和環(huán)境保護(hù)都具有重大的意義。2013年SunghoonPark等人[21]通過(guò)兩步合成
-7-法制備了SnO2/ZnO核殼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀納米線傳感器，首先使用Sn粉，采用熱蒸發(fā)的方法制備SnO2納米線，然后使用原子層沉積的方法沉積ZnO殼層。納米線的核和殼分別是原始的四方結(jié)構(gòu)的單晶SnO2和纖鋅礦結(jié)構(gòu)的單晶ZnO。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該納米線傳感器在紫外線照射下對(duì)NO2表現(xiàn)出很好的氣敏特性。通過(guò)圖1-3傳感器的響應(yīng)可以看出SnO2/ZnO核殼結(jié)構(gòu)納米線傳感器在氮?dú)鉂舛葹?ppm時(shí)，相比于ZnO納米線傳感器響應(yīng)提高了6倍，同時(shí)也比SnO2納米線傳感器提高了3倍。近些年，汽車(chē)尾氣的排放和工業(yè)氣體的排放都會(huì)產(chǎn)生大量的NO2氣體，NO2氣體是一種有毒氣體，也是形成酸雨的主要原因之一，該傳感器有望應(yīng)用在NO2氣體的檢測(cè)方面，具有很好的研究?jī)r(jià)值。圖1-3ZnO納米線、SnO2納米線、SnO2/ZnO納米線的響應(yīng)隨NO2氣體濃度的變化[21]2018年P(guān)ilGyuChoi等人[22]采用水熱合成的方法成功制備了SnO2納米片，并制備了SnO2納米片式氣體傳感器，該傳感器可以很好的檢測(cè)H2。H2是一種十分容易產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)氣體，因此對(duì)其檢測(cè)是十分必要的。如圖1-4所示，左側(cè)分別為在不同反應(yīng)時(shí)間下生成的SnO2納米片的SEM圖片，右側(cè)顯示了SnO2納米片氣體傳感器對(duì)500ppmH2氣體的電阻變化。當(dāng)傳感器暴露于500ppm的氫氣中時(shí)，其電阻會(huì)降低，當(dāng)用空氣代替氫氣后，電阻又恢復(fù)到其初始電阻狀態(tài)。并且在不同合成時(shí)間下生長(zhǎng)的SnO2納米片，制備成氣敏傳感器后其電阻的下降程度不同。當(dāng)合成時(shí)間為6h時(shí)，電阻的下降幅度最大。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CH3NH3PbBr3表面修飾對(duì)SnO2基光電探測(cè)器性能的影響[J]. 陳洪宇,卞萬(wàn)朋,王月飛,閆珺,李林,王賀彬,李炳生. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(10)
本文編號(hào)：2909267
【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
-6-因此克服這兩大難題可以大大拓寬SnO2在光電探測(cè)方面的研究。圖1-2SnO2金紅石結(jié)構(gòu)模型表1-1二氧化錫（SnO2）的一些基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)參數(shù)數(shù)值外觀白色粉末分子量150.71密度6.95g/mL熔點(diǎn)1630℃沸點(diǎn)1800℃禁帶寬度3.6eV溶解性不溶于水、稀酸和堿液；溶于濃硫酸眾所周知，在氣敏傳感器領(lǐng)域SnO2是最具研究?jī)r(jià)值的材料之一，由于SnO2具有優(yōu)異的氣敏特性，其在氣敏傳感器領(lǐng)域得到了廣泛的研究并且已經(jīng)有相關(guān)的商業(yè)化產(chǎn)品。在現(xiàn)在社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)遇到各種各樣的氣體，比如甲烷、一氧化碳、煤氣、氫氣等，這些氣體會(huì)嚴(yán)重危害我們的生命健康。因此就需要靈敏的氣敏傳感器“嗅”出空氣中的氣體類型以及氣體的濃度等信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣濕度、各類氣體、化學(xué)物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，從而保障人們的生命健康安全。根據(jù)相關(guān)研究報(bào)道SnO2在相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多有價(jià)值的研究成果，對(duì)于人們生命健康和環(huán)境保護(hù)都具有重大的意義。2013年SunghoonPark等人[21]通過(guò)兩步合成
-7-法制備了SnO2/ZnO核殼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀納米線傳感器，首先使用Sn粉，采用熱蒸發(fā)的方法制備SnO2納米線，然后使用原子層沉積的方法沉積ZnO殼層。納米線的核和殼分別是原始的四方結(jié)構(gòu)的單晶SnO2和纖鋅礦結(jié)構(gòu)的單晶ZnO。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該納米線傳感器在紫外線照射下對(duì)NO2表現(xiàn)出很好的氣敏特性。通過(guò)圖1-3傳感器的響應(yīng)可以看出SnO2/ZnO核殼結(jié)構(gòu)納米線傳感器在氮?dú)鉂舛葹?ppm時(shí)，相比于ZnO納米線傳感器響應(yīng)提高了6倍，同時(shí)也比SnO2納米線傳感器提高了3倍。近些年，汽車(chē)尾氣的排放和工業(yè)氣體的排放都會(huì)產(chǎn)生大量的NO2氣體，NO2氣體是一種有毒氣體，也是形成酸雨的主要原因之一，該傳感器有望應(yīng)用在NO2氣體的檢測(cè)方面，具有很好的研究?jī)r(jià)值。圖1-3ZnO納米線、SnO2納米線、SnO2/ZnO納米線的響應(yīng)隨NO2氣體濃度的變化[21]2018年P(guān)ilGyuChoi等人[22]采用水熱合成的方法成功制備了SnO2納米片，并制備了SnO2納米片式氣體傳感器，該傳感器可以很好的檢測(cè)H2。H2是一種十分容易產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)氣體，因此對(duì)其檢測(cè)是十分必要的。如圖1-4所示，左側(cè)分別為在不同反應(yīng)時(shí)間下生成的SnO2納米片的SEM圖片，右側(cè)顯示了SnO2納米片氣體傳感器對(duì)500ppmH2氣體的電阻變化。當(dāng)傳感器暴露于500ppm的氫氣中時(shí)，其電阻會(huì)降低，當(dāng)用空氣代替氫氣后，電阻又恢復(fù)到其初始電阻狀態(tài)。并且在不同合成時(shí)間下生長(zhǎng)的SnO2納米片，制備成氣敏傳感器后其電阻的下降程度不同。當(dāng)合成時(shí)間為6h時(shí)，電阻的下降幅度最大。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CH3NH3PbBr3表面修飾對(duì)SnO2基光電探測(cè)器性能的影響[J]. 陳洪宇,卞萬(wàn)朋,王月飛,閆珺,李林,王賀彬,李炳生. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(10)
本文編號(hào)：2909267
本文鏈接：http://www.lk138.cn/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2909267.html
最近更新
教材專著
