寬禁帶金屬氧化物半導體在光電子技術領域具有很大的應用潛力,近些年,大量的研究已經聚焦在這些領域:如太陽能電池、光電探測器、氣敏傳感器、發(fā)光二極管,已經聚焦在這些材料上。二氧化錫（SnO₂）作為其中的一員,是一種Ⅳ-Ⅵ族化合物半導體材料,也是一種直接帶隙半導體材料,禁帶寬度為3.7～4.0e V,具有較高的載流子遷移率（250 cm2V-1S-1）,在紫外探測領域具有開發(fā)和應用價值,可應用于生命醫(yī)學、植物生長、火焰監(jiān)測等領域。在材料制備方面,目前高結晶質量的氧化錫薄膜制備工藝已經成熟,但是需要使用比較昂貴的設備如MBE、MOCVD等,這樣就增加了材料的制備成本。水熱法是一種實驗成本較低的方法,常用來制備微納米材料,但是,利用此方法制備的二氧化錫納米線,由于溫度偏低,存在著材料內部缺陷多、結晶質量差、器件制作操作困難等缺點。所以如何生長出結晶質量高、可操作性強且成本低的氧化錫微米線,是非常值得研究的問題。因此,針對以上問題,本論文圍繞SnO₂微米線的生長及異質結紫外探測器件的設計與制備展開了研究工作,并取得了以下創(chuàng)新性研究成果。（1）利用化學氣相... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導體技術的應用實例

-6-因此克服這兩大難題可以大大拓寬SnO2在光電探測方面的研究。圖1-2SnO2金紅石結構模型表1-1二氧化錫（SnO2）的一些基本物理性質物理性質參數數值外觀白色粉末分子量150.71密度6.95g/mL熔點1630℃沸點1800℃禁帶寬度3.6eV溶解性不溶于水、稀酸和堿液；溶于濃硫酸眾所周知，在氣敏傳感器領域SnO2是最具研究價值的材料之一，由于SnO2具有優(yōu)異的氣敏特性，其在氣敏傳感器領域得到了廣泛的研究并且已經有相關的商業(yè)化產品。在現(xiàn)在社會的工業(yè)生產中，會遇到各種各樣的氣體，比如甲烷、一氧化碳、煤氣、氫氣等，這些氣體會嚴重危害我們的生命健康。因此就需要靈敏的氣敏傳感器“嗅”出空氣中的氣體類型以及氣體的濃度等信息，從而實現(xiàn)對空氣濕度、各類氣體、化學物質的監(jiān)測，從而保障人們的生命健康安全。根據相關研究報道SnO2在相關的領域已經取得了許多有價值的研究成果，對于人們生命健康和環(huán)境保護都具有重大的意義。2013年SunghoonPark等人[21]通過兩步合成

-7-法制備了SnO2/ZnO核殼結構的網狀納米線傳感器，首先使用Sn粉，采用熱蒸發(fā)的方法制備SnO2納米線，然后使用原子層沉積的方法沉積ZnO殼層。納米線的核和殼分別是原始的四方結構的單晶SnO2和纖鋅礦結構的單晶ZnO。實驗發(fā)現(xiàn)該納米線傳感器在紫外線照射下對NO2表現(xiàn)出很好的氣敏特性。通過圖1-3傳感器的響應可以看出SnO2/ZnO核殼結構納米線傳感器在氮氣濃度為5ppm時，相比于ZnO納米線傳感器響應提高了6倍，同時也比SnO2納米線傳感器提高了3倍。近些年，汽車尾氣的排放和工業(yè)氣體的排放都會產生大量的NO2氣體，NO2氣體是一種有毒氣體，也是形成酸雨的主要原因之一，該傳感器有望應用在NO2氣體的檢測方面，具有很好的研究價值。圖1-3ZnO納米線、SnO2納米線、SnO2/ZnO納米線的響應隨NO2氣體濃度的變化[21]2018年PilGyuChoi等人[22]采用水熱合成的方法成功制備了SnO2納米片，并制備了SnO2納米片式氣體傳感器，該傳感器可以很好的檢測H2。H2是一種十分容易產生爆炸的危險氣體，因此對其檢測是十分必要的。如圖1-4所示，左側分別為在不同反應時間下生成的SnO2納米片的SEM圖片，右側顯示了SnO2納米片氣體傳感器對500ppmH2氣體的電阻變化。當傳感器暴露于500ppm的氫氣中時，其電阻會降低，當用空氣代替氫氣后，電阻又恢復到其初始電阻狀態(tài)。并且在不同合成時間下生長的SnO2納米片，制備成氣敏傳感器后其電阻的下降程度不同。當合成時間為6h時，電阻的下降幅度最大。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CH3NH3PbBr3表面修飾對SnO2基光電探測器性能的影響[J]. 陳洪宇,卞萬朋,王月飛,閆珺,李林,王賀彬,李炳生.  發(fā)光學報. 2019(10)



本文編號：2909267