SnO2纳米线的制备及其晶体管应用

论文摘要

纳米材料由于具有体相材料所不具备的新奇的物理与化学性质引起了人们广泛的研究和关注。本文报道采用基于气-液-固（Vapor-Liquid-Solid）生长机理的气相输运法制备单晶SnO2纳米线,结合原位调控掺杂思想,制备了Sb掺杂SnO2纳米线。用高分辨率透射透射电子显微镜进行结构表征发现SnO2纳米线有很好的单晶性。研究发现SnO2纳米线的电学特性通过掺杂能够得到很好的调控。纯SnO2纳米线与Ti/Au电极之间表现出明显的肖特基接触,适合用作紫外光探测;轻掺杂的SnO2纳米线适合用于晶体管的沟道,器件表现出优越的晶体管特性;重掺杂的SnO2纳米线是一种良好的透明导体。本论文发展金丝掩模法制备Sb轻掺杂的SnO2纳米线场效应晶体管。在没有热退火和表面修饰的前提下,纳米线的表面损伤能够很好的避免,这种方法适合于一维无机纳米材料的电学以及光电子学的研究。电学测量表明制备的晶体管具有高性能n型晶体管特性,在转移曲线中没有回滞现象。单根纳米线晶体管的开关比为106,亚阈值斜率为240mV/decade,迁移率为12.4cm2/Vs。与传统的一维纳米材料场效应晶体管制备技术相比有如下优点:a.简单。不需要任何光刻工具,所需设备和操作过程相对传统微纳加工技术简单。b.有效。电极制备过程中没有辐射损伤和有机污染（电子束曝光和光刻都要用光刻胶,聚焦离子束存在有机污染）,也没有物理接触,有利于获得高性能器件。c.选择性好。制备过程中可以先选择感兴趣的纳米线,然后在感兴趣的纳米线的合适区域制备器件。d.灵活。制备器件的构型（如对称电极结构或非对称电极结构）和沟道长度可调。与传统的硅基薄膜晶体管相比,纳米线薄膜晶体管的主要优点在于器件制作过程与半导体沟道材料生长过程的分离,不需要考虑器件的衬底承受温度而获得单晶沟道材料。本论文利用金丝掩模法制备了Sb轻掺杂的SnO2纳米线薄膜晶体管,该器件表现出较好的晶体管特性,开关比达到105,亚阈值摆幅为2.3V/decade。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的概述
• 1.3 一维纳米材料的介绍
• 2纳米材料'>1.4 一维Sn0₂纳米材料
• 2 纳米材料的应用'>1.4.1 Sn0₂纳米材料的应用
• 2 纳米材料的制备'>1.4.2 一维Sn0₂纳米材料的制备
• 1.5 一维纳米材料场效应器件
• 1.5.1 场效应器件的基本概念
• 1.5.2 一维纳米材料场效应器件的研究概述
• 1.6 本文的选题背景和主要内容
• 2 纳米线的制备和表征'>第2章 Sn0₂纳米线的制备和表征
• 2.1 引言
• 2.2 样品的制备和表征
• 2.2.1 实验设备以及制备方法
• 2.2.2 样品表征
• 2 纳米线的电学特性研究'>第3章 单根Sn0₂纳米线的电学特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 单根SnO纳米线晶体管
• 3.2.1 器件制备的具体方法
• 2 纳米线场效应晶体管的电学性能'>3.2.2 单根Sn0₂纳米线场效应晶体管的电学性能
• 2纳米线电学特性随着掺杂浓度的变化'>3.3 单根Sn0₂纳米线电学特性随着掺杂浓度的变化
• 3.4 本章小结
• 2 纳米线薄膜晶体管'>第4章 Sn0₂纳米线薄膜晶体管
• 4.1 引言
• 2纳米线薄膜器件的制备以及电学特性'>4.2 Sn0₂纳米线薄膜器件的制备以及电学特性
• 4.2.1 器件制备的具体方法
• 4.2.2 器件的电学特性
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢