金屬氧化物一維納米結構和電子態(tài)調控研究.pdf

1、半導體金屬氧化物納米線,由于其獨特的物理特性,在工業(yè)技術領域具有廣闊的應用前景。金屬氧化物納米線的合成過程直接影響了納米線的物理特性,對它的應用起著關鍵作用。金屬氧化物在不同熱力學環(huán)境中可能以不同的結構相存在,同時金屬氧化物也可能以亞穩(wěn)相形式存在相當長的時間。不同相的金屬氧化物的電子結構和輸運特性可能相差很大。金屬氧化物納米線的電子結構和一維量子輸運特性決定了金屬氧化物器件的技術性能。因此,研究金屬氧化物納米線在熱力學環(huán)境中的結構特性,

2、相形成與轉變,電子結構和一維量子輸運特性,對理解金屬氧化物納米線的物理特性,獲得對結構,形貌,尺寸的人為控制,及它們在工業(yè)技術領域的應用都具有重要意義。
　　 氧化鉛是一種擁有中等帶隙的半導體,而且毒性很小,其在太陽能電池、光敏、氣敏傳感器、生物醫(yī)療、能量儲存等方面具有十分廣闊的應用前景。氧化鉛在低溫下以α-PbO形式存在,通常稱為低溫相,其能帶間隙約為1.9eV,而在498℃時轉變?yōu)棣?PbO,通常稱為高溫相,其能隙大約為2.

3、5eV,β-PbO經常以亞穩(wěn)相形式存在于常溫常壓下。在常溫常壓下氧化鉛通常以混合相的形式存在,用普通的化學合成方法制備純相的氧化鉛十分困難。
　　 本工作發(fā)展了一套簡單、易行的熱氧化法,由金屬鉛納米線直接生長成純相氧化鉛納米線。通過調節(jié)反應室中的氧分壓、反應時間、反應溫度等熱力學條件來控制和調節(jié)氧化鉛一維納米線的相結構和橫向尺度。同時借助X射線衍射,掃描電鏡,原子力顯微鏡和紫外可見光吸收等實驗手段,結合理論計算和分析,研究了氧化

4、鉛納米線的相結構、相形成與轉變,電子結構和一維量子輸運特性。本文主要包括以下幾方面的工作:
　　 一、建立了一套可調節(jié)溫度、氣體和氣體分壓的系統(tǒng),用于完成對金屬鉛納米線的氧化。
　　 二、通過對反應室中的反應時間、反應溫度的調節(jié)來實現(xiàn)氧化鉛一維納米結構可控生長,并成功獲得了不同橫向尺度的氧化鉛納米線等一維納米結構。
　　 三、以一種簡單、易行的方法由金屬納米線制備出了純相氧化物納米線等微納米結構。
　　

5、四、通過分析和研究一氧化鉛相形成的熱力學條件,制備了不同相的純相一氧化鉛納米線,并對其進行了表征。
　　 五、本工作的研究揭示了,純相的制備非常依賴于對溫度和氧流量的控制,僅僅在一個非常小的溫度,氧流的區(qū)間內可能制備出純相的氧化鉛納米線。
　　 六、本工作表明鉛納米線在經過氧化后,線性保持的非常良好。
　　 七、本工作首次發(fā)現(xiàn)了,氧化鉛納米線存在不同于體材料的結構相反轉現(xiàn)象,并研究了這種與尺度相關現(xiàn)象的可能物理機