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SnO_2一维复合纳米材料的制备与物性研究

作　者: 罗志华
导　师: 唐东升
学　校: 湖南师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 二氧化锡 一维复合纳米材料 原位化学气相沉积法 掺杂
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


SnO2一维纳米材料具有优异的物理、化学性质,其在光电子器件、气敏传感器、透明电极、太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。对SnO2一维纳米材料进行金属掺杂,获得SnO2一维复合纳米材料,实现对其光学和电学性能进一步调控和优化,成为纳米科技领域的一个重要研究课题。本文首先讨论了利用化学气相沉积法（CVD）实现SnO2一维纳米结构的的可控生长。通过控制反应物的蒸发速度、载气流量、组分、气压以及温度分布等宏观生长条件成功地制备了横向尺度可控的SnO2一维纳米结构（纳米线、纳米带、以及纳米针状结构等）。并对SnO2一维纳米结构的生长机理进行了讨论。在SnO2一维纳米结构可控生长的基础上,通过化学气相沉积原位掺杂,成功制备钼掺杂二氧化锡纳米线。拉曼散射谱显示二氧化锡纳米线晶格对称性随钼掺杂浓度增加而降低,表明钼离子确实已进入到二氧化锡纳米线晶格之中。紫外-可见漫反射谱显示二氧化锡纳米线的带隙宽度随钼掺杂浓度增加而减少。二氧化锡纳米线的室温光致发光谱表明,可以通过钼掺杂实现对580纳米附近发射峰强度的控制,该发射峰对钼掺杂浓度非常敏感,在钼掺杂原子比为0.46%将完全消失。在SnO2一维纳米结构可控生长的基础上,通过化学气相沉积原位掺杂,成功制备P型和N型SnO2一维纳米结构。在此基础上,在SnO2一维纳米结构的生长过程交替实现铟掺杂和锑掺杂,获得SnO2一维超晶格复合纳米结构,其深入结构表征和物性研究正在顺利进行中。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-30
  1.1 引言  11-12
  1.2 纳米材料概况  12-15
  1.3 纳米材料的特性  15-19
    1.3.1 量子尺寸效应  15-16
    1.3.2 表面效应  16-17
    1.3.3 小尺寸效应  17
    1.3.4 宏观量子隧道效应  17-18
    1.3.5 库仑堵塞效应与量子隧穿  18-19
  1.4 纳米材料的应用  19-23
    1.4.1 磁学领域的应用  19-20
    1.4.2 光电领域的应用  20
    1.4.3 生物和医学上的应用  20-21
    1.4.4 传感器领域  21-22
    1.4.5 军事领域上的应用  22
    1.4.6 在微电子学上的应用  22-23
    1.4.7 在化工领域的应用  23
  1.5 SnO_2一维纳米材料的制备方法  23-26
    1.5.1 电沉积法  24
    1.5.2 热分解法  24
    1.5.3 金属氧化法  24
    1.5.4 热液法  24-25
    1.5.5 激光烧蚀法  25
    1.5.6 化学气相沉积法  25-26
  1.6 SnO_2纳米材料掺杂现状  26-28
    1.6.1 金属单质掺杂  27
    1.6.2 金属氧化物掺杂  27-28
    1.6.3 稀土元素掺杂  28
  1.7 本论文的可行性及意义  28-30
第二章 一维二氧化锡纳米结构的控制生长  30-38
  2.1 前言  30-31
  2.2 实验部分  31-33
    2.2.1 实验装置  31-32
    2.2.2 衬底准备  32
    2.2.3 样品制备及表征手段  32-33
  2.3 实验结果与讨论分析  33-37
    2.3.1 样品的扫描电子显微镜(SEM)表征与分析  33-37
  2.4 小结  37-38
第三章 钼掺杂SnO_2一维复合纳米材料的制备与物理性质研究  38-47
  3.1 前言  38-39
  3.2 钼掺杂SnO_2一维复合纳米材料的制备与表征  39-40
    3.2.1 样品制备和表征手段  39-40
  3.3 实验结果与讨论分析  40-46
    3.3.1 掺钼的二氧化锡纳米线的形貌研究  40
    3.3.2 掺钼的二氧化锡纳米线的相结构研究  40-42
    3.3.3 掺钼的二氧化锡纳米线的电子结构研究  42-43
    3.3.4 钼掺杂SnO_2一维复合纳米材料的发光性能研究  43-45
    3.3.5 钼掺杂SnO_2一维复合纳米线的成分研究  45-46
  3.4 小结  46-47
第四章 铟锑掺杂氧化锡周期性一维复合纳米材料的制备与研究  47-63
  4.1 前言  47-48
  4.2 铟掺杂氧化锡一维复合纳米材料的制备与研究  48-53
    4.2.1 铟掺杂氧化锡一维复合纳米线的制备  48-49
    4.2.2 铟掺杂氧化锡一维复合纳米材料的表征  49-53
  4.3 锑掺杂氧化锡一维复合纳米材料的制备与研究  53-57
    4.3.1 样品的制备和形貌表征  53
    4.3.2 样品的物相结构表征  53-54
    4.3.3 锑掺杂氧化锡一维复合纳米材料电子结构的表征  54-57
  4.4 铟锑掺杂氧化锡周期性一维复合纳米材料的制备与研究  57-62
    4.4.1 样品的制备  57-58
    4.4.2 样品的表征  58-62
  4.5 小结  62-63
第五章 结论与展望  63-65
参考文献  65-74
附录:攻读硕士学位期间论文发表情况  74-75
致谢  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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