以SnO2粉末为源制备SnO2纳米结构及其发光特性研究
纳米科技已经被公认为21世纪最重要的科学技术之一,当尺寸达到纳米数量级的半导体材料时便会出现表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质致使半导体纳米材料表现出奇特的物理化学特性,从而被广泛应用于压敏电阻、量子元器件、导电材料等各个方面。二氧化锡作为一种宽禁带n型半导体材料,具有重要的研究价值。本文以SnO2粉末为原料,用化学气相沉积法(CVD)在不同的温度和生长时间内制备了不同形貌的SnO2纳米材料。并利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱分析(EDS)和光致发光(PL)技术对所制备的样品进行了形貌、结构和发光特性的研究。并对其纳米结构的生长机制进行了探讨。本文主要进行了以下工作: (1)利用CVD法,以高纯SnO2粉和石墨粉的混合物作为原料,高纯氮气为载气,在900℃的温度下,通过控制生长时间,在溅射有Au膜的Si衬底上得到了不同形貌的纳米SnO2颗粒,直径大约在300-800nm不等。利用SEM对样品进行了表面形貌的观测,利用XRD对样品进行了结构表征表明所制备SnO2颗粒是四方金红石结构。利用PL技术分析了样品室温下的光致发光特性,得到了399nm、450nm、550nm和613nm处出现了发光峰,表明具有良好的发光特性,有望应用于电子器件的应用。并讨论的所制备是纳米SnO2颗粒的生长机制。 (2)利用CVD法,以高纯SnO2粉和石墨粉的混合物作为原料,高纯氮气为载气,在1000℃的温度下,通过控制生长时间,在溅射有Au膜的Si衬底上得到了不同形貌的四方金红石结构的SnO2纳米线,再现了纳米SnO2线的生长过程,其生长机制符合VLS机制。利用PL分析在358nm、372nm、399nm、451nm、468nm、515nm、550nm、572nm、613nm处得到了样品的发光峰,并且在672nm处出现了一个新的发光峰。 (3)利用 CVD法,以 Au作为催化剂,以石墨粉作为还原剂,以 SnO2粉和 Sn粉的混合物为源在1000℃下生长90min得到了SnO2纳米线,其顶端有圆形金属颗粒,生长机制符合VLS机制。而在1050℃下生长90min得到了珠状的SnO2纳米棒。利用XRD分析得到其结构为四方金红石结构,利用EDS测出了样品中的成分只有C、Si、O、Sn四种元素与XRD测试结果相对应。所制备的一维纳米结构在370nm、470nm、570nm和610nm处出现了发光峰。
二氧化锡纳米结构;光致发光;生长机制;化学气相沉积法
山东师范大学
硕士
微电子学与固体电子学
李玉国
2014
中文
TB383;TN304.21
61
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）