二氧化錫（SnO₂）是最常見的N型半導(dǎo)體納米材料之一,多形態(tài)的SnO₂會呈現(xiàn)出不同的物理化學(xué)性質(zhì),不僅被應(yīng)用于透明導(dǎo)電電極、太陽能電池、鋰離子電池等領(lǐng)域,更重要的是由于SnO₂具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)/恢復(fù)快、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在各種氣體的檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用射頻粉末靶磁控濺射,室溫下調(diào)控濺射氣體環(huán)境,制備了不同擇優(yōu)取向的二氧化錫基薄膜,并通過不同氛圍下的退火處理,進(jìn)一步調(diào)控薄膜的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)而深入挖掘SnO₂基材料各基本屬性所特有的氣敏性能。利用X射線衍射儀、Raman光譜儀、光致發(fā)光譜儀、原子力顯微鏡（AFM）、霍爾效應(yīng)儀以及電化學(xué)工作站等對薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌和氣敏性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明:（1）在不同氧含量的Ar氣氛下分別制備得具有（101）和（110）擇優(yōu)取向的四方金紅石結(jié)構(gòu)SnO₂薄膜;其中,極性不飽和貧氧態(tài)（101）擇優(yōu)取向薄膜具有較大的表面自由能和較窄的摻雜帶隙,非極性飽和富氧態(tài)（110）取向薄膜具有更小的晶粒尺寸和更大的表面粗糙度。經(jīng)40... 

【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 氧化物半導(dǎo)體
        1.1.1 氧化物半導(dǎo)體基本特性
        1.1.2 氧化物半導(dǎo)體納米材料
    1.2 納米SnO_2薄膜
        1.2.1 SnO_2基本性質(zhì)
        1.2.2 SnO_2薄膜性能和應(yīng)用
    1.3 SnO_2氣敏傳感器
        1.3.1 SnO_2氣敏傳感器基本特性
        1.3.2 SnO_2氣敏傳感器研究進(jìn)展
        1.3.3 基于晶體屬性的SnO_2氣敏特性
    1.4 SnO_2基薄膜制備方法
        1.4.1 水熱法
        1.4.2 化學(xué)氣相沉積法
        1.4.3 噴霧熱解法
        1.4.4 磁控濺射法
    1.5 本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原料
        2.1.1 SnO_2薄膜制備
        2.1.2 SnO_2薄膜退火處理
    2.2 表征方法
3.氧控制擇優(yōu)取向SnO_2薄膜的氣敏性能研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 磁控濺射工藝
        3.1.2 退火工藝
        3.1.3 氣敏性測試
    3.2 物相及微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.1 XRD
        3.2.2 Raman光譜
        3.2.3 光致發(fā)光譜
    3.3 表面形貌及潤濕性能
        3.3.1 表面形貌
        3.3.2 潤濕性能
    3.4 氣敏特性
        3.4.1 (101)和(110)取向薄膜的還原性氣體響應(yīng)
        3.4.2 (101)和(110)取向薄膜的氧化性氣體響應(yīng)
        3.4.3 (101)和(110)取向薄膜的氣體選擇性
    3.5 本章小結(jié)
4.磁控濺射SnO_2薄膜的氣體響應(yīng)機(jī)理研究
    4.1 表征實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 氣體敏感測試
        4.1.2 光電解水測試
    4.2 現(xiàn)有SnO_2氣敏機(jī)理模型淺析
        4.2.1 表面-空間電荷層模型
        4.2.2 分子反應(yīng)模型
        4.2.3 晶界勢壘模型
    4.3 SnO_2薄膜光敏和氣敏性能
        4.3.1 (101)和(110)取向薄膜的光電解水性能
        4.3.2 光敏屬性和氣敏屬性比較
    4.4 氣敏響應(yīng)機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
5.SnO_2薄膜氣敏特性中載流子行為的影響
    5.1 實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 磁控濺射工藝
        5.1.2 退火工藝
    5.2 組織及微觀結(jié)構(gòu)
        5.2.1 XRD
        5.2.2 Raman光譜
        5.2.3 光致發(fā)光譜
    5.3 表面形貌
    5.4 電學(xué)性能
        5.4.1 載流子濃度和遷移率
        5.4.2 電學(xué)性能與溫度的依賴關(guān)系
    5.5 不同載流子行為的氣敏屬性
        5.5.1 氣敏響應(yīng)度
        5.5.2 響應(yīng)時(shí)間/恢復(fù)時(shí)間
    5.6 本章小結(jié)
6.結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]氮摻雜和晶面控制的SnO2納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光及光催化特性研究[D]. 周庚俠.南京大學(xué) 2015
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[5]金屬氧化物半導(dǎo)體納米材料的制備、表征及其光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 李廷會.南京大學(xué) 2011

碩士論文
[1]SnO2和ZnO納米材料的合成及其氣敏和光敏性能的研究[D]. 李曉寧.北京化工大學(xué) 2012



本文編號：3437972