硅纳米线-氧化锌异质结阵列的制备及其湿敏特性研究.pdf

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1、Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheSynthesisofSiNWs-ZnOHeterojunctionArraysandTheirHumiditySensitivityStudiedByFengYaoSupervisor：Prof．YingjiuZhangCondensedMatterPhysicsPhysicalEngineeringCollegeofZhengZhouUniversityMay,2011——学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位

2、论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：加Jf年／月／日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他

3、复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：霪莽f同期：加／／年／月7同摘要摘要二十世纪九十年代以来，低维纳米材料特别是一维半导体纳米材料的制备及其应用已经引起了物理、化学、材料、信息技术等领域研究学者们的关注。一维半导体纳米材料及由其组成的功能器件将会引发新的技术革命，成为二十一世纪纳米科技领域引人注目的焦点。本论文从两种一维半导体纳米材料，即硅纳米线和氧化锌纳米线入手，采用溶液法分别制备出了硅纳米线和氧化锌纳米线。研究了硅纳米线和氧

4、化锌纳米线的制备过程以及实验参数对其制备的影响，通过实验优化得到了最佳的硅纳米线和氧化锌纳米线的制备参数；开展了以硅纳米线作为基底的新型传感器领域的研究，制备了基于硅纳米线一氧化锌异质结阵列的湿敏探测器，研究了其湿敏特性。本论文主要研究内容和成果包括：(1)采用溶液法自上而下地在单晶硅片表面刻蚀了硅纳米线阵列，研究了不同硅片掺杂类型、不同电阻率、不同晶向、不同刻蚀液浓度、不同刻蚀时间、不同刻蚀温度对硅纳米线制备的影响，着重阐述了不同晶向、不同电阻率的硅片的刻蚀机理。研究发现：掺杂类型对SiNWs的形成没有太大的影响，在选取HF+AgN03作为刻蚀溶剂的条件下，硅片的

5、刻蚀均是沿[100]晶向进行的，硅片的垂直刻蚀速度随着硅片掺杂浓度的增加而减慢，HF浓度、AgN03浓度、刻蚀温度和刻蚀时间这四种实验验参数与SiNWs长度均呈单调递增关系，制备SiNWs的最佳实验参数为：HF浓度为5M，AgN03浓度为0．02M，温度50℃，时间60min。(2)采用溶液法自下而上地在单晶硅衬底上生长了氧化锌纳米线阵列，研究了不同晶种层厚度、不同反应溶液浓度、不同反应时间、不同反应温度对氧化锌纳米线制备的影响。研究发现：ZnO纳米线优先开始在晶种层沿着C轴取向外延生长，晶种层越厚必然生长的ZnO棒晶更加密集，ZnO棒晶的尺寸也越大；当反应物浓度增

6、加时，ZnONWs的长度也随之增加，但密度减小；当反应时间增加时，ZnONWs的长度也随之增加；当温度增至90℃时，制备得到了类似Zn0纳米管的管状结构。(3)在硅纳米线外包覆氧化锌，制备了硅纳米线．氧化锌异质结阵列，将该结构进行封装，制备得到了新型湿敏探测元器件，测试了硅纳米线．氧化锌异质结比厚抵御的硅对外得到湿敏AbstractSincethe1990s，thesynthesisandapplicationofthelowdimensionnano-materials，especiallytheone-dimensionalsemiconductornanowi

7、res，haveattractedmoreandmoreattentioninthefieldsofphysics，chemical，material，informationtechnologyandetc．Theone-dimensionalsemiconductornanomaterialsandtheirfunctiondeviceswillinitializeanewtechnologyrevolutionandbecomethecenterofattentioninthe21武century．Inthisthesis，thepreparationoft