【摘 要】
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SnO2是一种具有3.6eV禁带宽度的半导体氧化物。其优点包括:透光率高、电阻率低、环境友好等,在太阳能电池窗口层材料、气敏材料等领域应用前景十分广阔。但SnO2薄膜材料的边界
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SnO2是一种具有3.6eV禁带宽度的半导体氧化物。其优点包括:透光率高、电阻率低、环境友好等,在太阳能电池窗口层材料、气敏材料等领域应用前景十分广阔。但SnO2薄膜材料的边界效应使光电子的传导速率受到限制,与之相比,一维纳米结构的SnO2使光电子沿某一方向定向传输同时具有大的比表面积,显著提高窗口层材料的光电性能和气敏材料的灵敏度。因此,利用简单的方法来制备SnO2的一维纳米结构薄膜备受关注。本论文利用电沉积法,通过添加不同类型的表面活性剂,来制备SnO2的一维纳米结构。发现不同表面活性剂体系下,制备的SnO2纳米棒结晶取向不同,而CTAB的作用效果最佳。在CTAB体系下,采用恒电位和脉冲电位两种方法,成功制备了沿(110)面生长的SnO2纳米棒阵列、沿(110)面生长的不同粗糙度的SnO2纳米棒,均属于四方晶红石型。通过调节电化学参数,可以得到不同密度和长径比的纳米棒。研究不同长径比、疏密度以及结晶取向的SnO2纳米棒对其气敏和光电性能的影响。测试结果表明,纳米棒的气敏和光电性能均与疏密度和长径比呈正比。在气敏性能方面,所制备的SnO2纳米棒最高灵敏度为32.5,是SnO2薄膜材料的5倍;其最短响应恢复时间为10s和14s,也小于薄膜材料的17s和29s。在光电性能方面,SnO2纳米棒的禁带宽度增大至3.83-3.95eV,透光率均在80%以上;其最小电阻率6.213·10-2Ω·cm,最高载流子浓度为3.412·1018cm-3,明显优于SnO2薄膜材料的1.431·10-1Q·cm和2.312·1018cm-3,说明SnO2一维纳米结构的气敏和光电性能明显优于块体材料。
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