二氧化锡微米线的CVD生长及紫外探测器的研究
发布时间：2020-12-10 19:43
宽禁带金属氧化物半导体在光电子技术领域具有很大的应用潜力,近些年,大量的研究已经聚焦在这些领域:如太阳能电池、光电探测器、气敏传感器、发光二极管,已经聚焦在这些材料上。二氧化锡（SnO2）作为其中的一员,是一种Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体材料,也是一种直接带隙半导体材料,禁带宽度为3.7～4.0e V,具有较高的载流子迁移率（250 cm2V-1S-1）,在紫外探测领域具有开发和应用价值,可应用于生命医学、植物生长、火焰监测等领域。在材料制备方面,目前高结晶质量的氧化锡薄膜制备工艺已经成熟,但是需要使用比较昂贵的设备如MBE、MOCVD等,这样就增加了材料的制备成本。水热法是一种实验成本较低的方法,常用来制备微纳米材料,但是,利用此方法制备的二氧化锡纳米线,由于温度偏低,存在着材料内部缺陷多、结晶质量差、器件制作操作困难等缺点。所以如何生长出结晶质量高、可操作性强且成本低的氧化锡微米线,是非常值得研究的问题。因此,针对以上问题,本论文围绕SnO2微米线的生长及异质结紫外探测器件的设计与制备展开了研究工作,并取得了以下创新性研究成果。（1）利用化学气相...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体技术的应用实例
-6-因此克服这两大难题可以大大拓宽SnO2在光电探测方面的研究。图1-2SnO2金红石结构模型表1-1二氧化锡（SnO2）的一些基本物理性质物理性质参数数值外观白色粉末分子量150.71密度6.95g/mL熔点1630℃沸点1800℃禁带宽度3.6eV溶解性不溶于水、稀酸和碱液；溶于浓硫酸众所周知，在气敏传感器领域SnO2是最具研究价值的材料之一，由于SnO2具有优异的气敏特性，其在气敏传感器领域得到了广泛的研究并且已经有相关的商业化产品。在现在社会的工业生产中，会遇到各种各样的气体，比如甲烷、一氧化碳、煤气、氢气等，这些气体会严重危害我们的生命健康。因此就需要灵敏的气敏传感器“嗅”出空气中的气体类型以及气体的浓度等信息，从而实现对空气湿度、各类气体、化学物质的监测，从而保障人们的生命健康安全。根据相关研究报道SnO2在相关的领域已经取得了许多有价值的研究成果，对于人们生命健康和环境保护都具有重大的意义。2013年SunghoonPark等人[21]通过两步合成
-7-法制备了SnO2/ZnO核壳结构的网状纳米线传感器，首先使用Sn粉，采用热蒸发的方法制备SnO2纳米线，然后使用原子层沉积的方法沉积ZnO壳层。纳米线的核和壳分别是原始的四方结构的单晶SnO2和纤锌矿结构的单晶ZnO。实验发现该纳米线传感器在紫外线照射下对NO2表现出很好的气敏特性。通过图1-3传感器的响应可以看出SnO2/ZnO核壳结构纳米线传感器在氮气浓度为5ppm时，相比于ZnO纳米线传感器响应提高了6倍，同时也比SnO2纳米线传感器提高了3倍。近些年，汽车尾气的排放和工业气体的排放都会产生大量的NO2气体，NO2气体是一种有毒气体，也是形成酸雨的主要原因之一，该传感器有望应用在NO2气体的检测方面，具有很好的研究价值。图1-3ZnO纳米线、SnO2纳米线、SnO2/ZnO纳米线的响应随NO2气体浓度的变化[21]2018年PilGyuChoi等人[22]采用水热合成的方法成功制备了SnO2纳米片，并制备了SnO2纳米片式气体传感器，该传感器可以很好的检测H2。H2是一种十分容易产生爆炸的危险气体，因此对其检测是十分必要的。如图1-4所示，左侧分别为在不同反应时间下生成的SnO2纳米片的SEM图片，右侧显示了SnO2纳米片气体传感器对500ppmH2气体的电阻变化。当传感器暴露于500ppm的氢气中时，其电阻会降低，当用空气代替氢气后，电阻又恢复到其初始电阻状态。并且在不同合成时间下生长的SnO2纳米片，制备成气敏传感器后其电阻的下降程度不同。当合成时间为6h时，电阻的下降幅度最大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CH3NH3PbBr3表面修饰对SnO2基光电探测器性能的影响[J]. 陈洪宇,卞万朋,王月飞,闫珺,李林,王贺彬,李炳生. 发光学报. 2019(10)
本文编号：2909267
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体技术的应用实例
-6-因此克服这两大难题可以大大拓宽SnO2在光电探测方面的研究。图1-2SnO2金红石结构模型表1-1二氧化锡（SnO2）的一些基本物理性质物理性质参数数值外观白色粉末分子量150.71密度6.95g/mL熔点1630℃沸点1800℃禁带宽度3.6eV溶解性不溶于水、稀酸和碱液；溶于浓硫酸众所周知，在气敏传感器领域SnO2是最具研究价值的材料之一，由于SnO2具有优异的气敏特性，其在气敏传感器领域得到了广泛的研究并且已经有相关的商业化产品。在现在社会的工业生产中，会遇到各种各样的气体，比如甲烷、一氧化碳、煤气、氢气等，这些气体会严重危害我们的生命健康。因此就需要灵敏的气敏传感器“嗅”出空气中的气体类型以及气体的浓度等信息，从而实现对空气湿度、各类气体、化学物质的监测，从而保障人们的生命健康安全。根据相关研究报道SnO2在相关的领域已经取得了许多有价值的研究成果，对于人们生命健康和环境保护都具有重大的意义。2013年SunghoonPark等人[21]通过两步合成
-7-法制备了SnO2/ZnO核壳结构的网状纳米线传感器，首先使用Sn粉，采用热蒸发的方法制备SnO2纳米线，然后使用原子层沉积的方法沉积ZnO壳层。纳米线的核和壳分别是原始的四方结构的单晶SnO2和纤锌矿结构的单晶ZnO。实验发现该纳米线传感器在紫外线照射下对NO2表现出很好的气敏特性。通过图1-3传感器的响应可以看出SnO2/ZnO核壳结构纳米线传感器在氮气浓度为5ppm时，相比于ZnO纳米线传感器响应提高了6倍，同时也比SnO2纳米线传感器提高了3倍。近些年，汽车尾气的排放和工业气体的排放都会产生大量的NO2气体，NO2气体是一种有毒气体，也是形成酸雨的主要原因之一，该传感器有望应用在NO2气体的检测方面，具有很好的研究价值。图1-3ZnO纳米线、SnO2纳米线、SnO2/ZnO纳米线的响应随NO2气体浓度的变化[21]2018年PilGyuChoi等人[22]采用水热合成的方法成功制备了SnO2纳米片，并制备了SnO2纳米片式气体传感器，该传感器可以很好的检测H2。H2是一种十分容易产生爆炸的危险气体，因此对其检测是十分必要的。如图1-4所示，左侧分别为在不同反应时间下生成的SnO2纳米片的SEM图片，右侧显示了SnO2纳米片气体传感器对500ppmH2气体的电阻变化。当传感器暴露于500ppm的氢气中时，其电阻会降低，当用空气代替氢气后，电阻又恢复到其初始电阻状态。并且在不同合成时间下生长的SnO2纳米片，制备成气敏传感器后其电阻的下降程度不同。当合成时间为6h时，电阻的下降幅度最大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CH3NH3PbBr3表面修饰对SnO2基光电探测器性能的影响[J]. 陈洪宇,卞万朋,王月飞,闫珺,李林,王贺彬,李炳生. 发光学报. 2019(10)
本文编号：2909267
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