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《湖南师范大学》 2010年
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直径可控钴掺杂二氧化锡一维纳米结构制备与表征研究

余芳  
【摘要】: 二氧化锡是一种典型的宽带隙(3.6eV)半导体材料,由于表面氧缺陷或锡填隙原子的存在以及量子尺寸效应,使得二氧化锡一维纳米材料在太阳能电池、气敏传感器、纳米光电子学方面备受关注。然而,目前关于二氧化锡一维纳米结构的可控制备生长仍是研究者们需要攻克的难题。同时,以二氧化锡为基材的气敏传感器备受亲徕。为了改善传感器的性能,可以通过金属掺杂来实现。因此,关于二氧化锡一维纳米材料的掺杂研究也是目前纳米科技领域的一个重要研究方向。本文主要围绕二氧化锡一维纳米结构的可控生长以及金属钴掺杂来开展。 由于CVD法对设备要求低,操作简单,成本低,是目前广泛采用的制备方法。在本文中,首先利用CVD法,通过对材料生长条件(管内气压、源区温度、载气气流、氧气的含量等)的控制,以锡和氧气为源材料,氩气为保护气,实现了二氧化锡一维纳米结构的直径可控生长。具体而言,控制材料生长时氧气含量基本保持不变,发现二氧化锡纳米结构的直径均匀分布但随氧气的含量增加而增大;通过在材料生长过程中周期性调节氧气的含量,实现了单根二氧化锡一维纳米材料的直径可控生长;在其他条件不变的情况下,通过对源区温度的调节,发现材料沿着不同径向生长,这种径向变化可能归因于材料表面能趋向于最低的缘故。 其次,在纳米结构可控生长的基础上,探讨了特殊纳米结构的潜在发展方向及应用前景。为了能够给器件气敏特性的研究提供一种新思路,或为未来气敏传感器的设计与研究提供推动作用,有必要通过实验探索制备出新颖的纳米结构,研究新颖结构的光传输或电输运等行为,以拓宽纳米材料的应用领域。 最后,通过在原材料锡粉中均匀混合钴粉,利用CVD法,实现了钴掺杂二氧化锡一维纳米材料的制备。二氧化锡纳米线的XRD谱图显示,掺杂后的材料特征衍射角比掺杂前的相对右移,同时材料的晶格常数随着钻掺杂浓度的增大而出现不同程度的改变,这可能是因为钴元素确实进入到二氧化锡纳米线的晶格之中,使得掺杂后的材料晶格常数发生细微变化而导致衍射角有所改变。
【学位授予单位】:湖南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

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