化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法多种多样，具体选择的方法取决于所需纳米材料的性质、应用需求以及实验条件等因素。
以下是几种常见的纳米材料制备方法：1.化学合成法：-溶液法：将适当的化学物质在溶剂中混合反应，控制反应条件如温度、pH值等，通过溶液中原子、离子或分子的自组装形成纳米结构。
常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、沉积法等。
-气相沉积法：将气态前驱物质通过化学反应沉积到基底表面，形成纳米结构。
气相沉积法包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等。
2.物理方法：-机械球磨法：通过机械力的作用使粉末颗粒在球磨罐中产生碰撞和摩擦，从而实现颗粒的细化和形态的改变，制备纳米颗粒或纳米结构。
-溅射法：利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子或分子脱落并沉积到基底表面，形成纳米薄膜或纳米结构。
3.生物合成法：-利用生物体内的生物合成过程，通过调控生物体的生理条件或添加适当的试剂，使生物体产生纳米材料。
常见的生物合成法包括植物合成、微生物合成等。
4.模板法：-利用模板的空间排列结构和特定的化学性质，将原料物质定向沉积或填充到模板孔道中，通过模板的模板效应制备纳米结构。
常见的模板法包括硅模板法、自组装模板法等。
5.激光法：-利用激光束对物质进行光照，控制激光的能量和焦点位置，使材料在局部区域发生化学或物理变化，形成纳米结构。
常见的激光法包括激光烧蚀、激光诱导化学气相沉积等。
这些制备方法各有特点，可以根据纳米材料的具体要求选择适合的方法进行制备。
同时，纳米材料的制备过程中需要注意控制反应条件、纯度和结构等关键因素，以确保制备得到高质量的纳米材料。
自组装制备纳米材料的研究现状
自组装制备纳米材料的研究现状摘要文章综述了纳米材料各种制备方法，提出了应用自组装技术制备纳米材料。
评述了其在制备纳米材料时的机理、优缺点。
综述了纳米材抖的各种制备方法，提出了应用自组装技术制备纳米材料。
并对国内外应用自组装技术制备纳米材料(如纳米团簇、纳米管、纳米膜等)的研究现状进行了综述。
关键字：纳米材料自组装纳米团簇纳米薄膜前言纳米材料是20世纪80年代中期发展起来的一种具有全新结构的材料，它所具有的独特性质，使它在磁学、电学、光学、催化以及化学传感等方面具有广阔的应用前景。
自组装技术从纳米材料出现开始就一直应用于纳米材料的制备，只不过当时没有明确地将其作为一种方法提出。
到目前为止，自组装技术已能用来制备纳米结构材料，如纳米团簇、纳米管、纳米环、纳米线、多孔纳米材料、功能化纳米材料、功能化纳米级膜及有机/无机纳米复合材料。
纳米科学生命科学技术、信息科学技术和纳米科学技术是本世纪科技发展的主流方向。
纳米科学技术是在纳米空间对原子、分子及其他类型物质的运动与变化规律进行研究，同时在纳米尺度范围内对原子、分子等物质结构单元进行操纵、加工的一个新兴科学领域。
著名物理学家诺贝尔奖获得者Richmd P．Feynman在1959年l2月指出”There is a plenty of room at the bottom”,并预言，如果人类按照自己的意志去安排一个个原子，将得到具有独特性质的物质。
1981年G．Binning教授和H.Rohrer 博士发明了扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy，STM)，使人类首次能够直接观察原子，并能通过STM对原子、分子进行操纵。
1990年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术学术会议，这标志着纳米科学技术作为一个新兴的领域正式形成，纳米材料学成为材料科学的一个新分支。
2000年7月美国国家科学技术委员会宣布实施纳米技术创新工程，并将纳米计划视为下一次工业革命的核心。
化学气相沉积法制备氧化锌纳米结构的研究进展
Keywords
ZnO, Chemical Vapor Deposition, Nanostructures, Piezoelectric Device
化学气相沉积法制备氧化锌纳米结构的 研究进展
宋欢欢，王 轩，宋 礼，陈 露，张永平*
西南大学材料与能源学部，重庆 Email: *zhangyyping@ 收稿日期：2015年5月8日；录用日期：2015年5月26日；发布日期：2015年5月28日
关键词
ZnO，CVD，纳米结构，压电器件
1. 引言
氧化锌(ZnO)是一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料，常温下的禁带宽度是 3.37 eV，与 GaN 的禁 带宽度相似。同时它的激子结合能高达 60 meV，远大于 ZnSe (22 meV)和 GaN (25 meV)，因此在光电和 压电器件方面具备很好的应用潜力，利用其良好的光电性能使其成为一种场发射平面显示器材料和紫外 光二极管激光器等光电器件的应用，同时也可以实现以压电效应为基础的压力传感器和纳米发电机等压 电器件的应用。
Zn(C2H5)2 是 MOCVD 法中另一种常用的原料，其常温下为气态，可与反应气体和载气按比例导入反 应室。Kim 等[16]以 Zn(C2H5)2 为原料，采用 MOCVD 法在 400℃~500℃制备出多种形状可控的 ZnO 纳米 材料，在其过程中，在 SiO2/Si 衬底上事先沉积一层 Au 纳米颗粒作催化剂。通过调节 Au 纳米颗粒的密
研究化学气相沉积法制备纳米金属氧化物材料
研究化学气相沉积法制备纳米金属氧化物材料气相沉积法是指利用化学反应在气体相中使金属和非金属元素沉积在固体衬底上形成化合物或混合物制备材料的一种方法。
由于其简单、高效和可控性强等优点，气相沉积法应用广泛，在研究和制备纳米金属氧化物材料方面也有很好的效果。
一、气相沉积法的分类气相沉积法可以分为化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和分子束外延（MBE）等几种不同的技术。
其中，CVD是一种化学反应通过气体相转化成固体相的沉积过程，通过制备不同的反应气体来实现沉积，因此使用广泛。
PVD是一种利用物理方法来制备材料的沉积过程，采用的技术有磁控溅射、电子束蒸发等方式。
MBE是指在低压下将分子束瞄准到衬底上，从而形成薄膜或多层薄膜的一种技术，主要用于制备半导体和超导体材料。
二、CVD制备纳米金属氧化物材料CVD制备纳米金属氧化物材料是一种高效的方法，因为该法可以得到非常均匀的薄膜，而且只需用较低的压力就可以完成沉积过程。
CVD制备纳米金属氧化物材料是利用气相反应来形成薄膜的一种方法。
反应气体中的引发剂在高温下分解为化学物质，而金属原子则会从引发剂分解产生出的气态中被携带并继续反应，从而最终在衬底表面形成纳米金属氧化物薄膜。
该方法的主要优势在于可以合成高质量、均匀分布的纳米材料，且可以控制纳米颗粒的大小和形状。
三、制备过程中的参量控制在进行CVD制备纳米金属氧化物材料的过程中，需要控制的一些基本参数如下：1. 反应温度：温度是影响反应性的主要因素之一。
通常反应的温度越高，会促进反应的进行，并且可以得到更大尺寸的纳米粒子。
2. 反应压力：压力可以有效提高反应速率，并控制纳米材料的大小和形状。
通常情况下，压力越高，可以得到更小、更均匀、更高度晶化的纳米颗粒。
3. 气相注入速率：气体注入速率可以控制反应的速率和纳米粒子的分布。
4. 反应气体浓度：反应气体的浓度可以控制材料的化学成分和纳米颗粒的大小。
总之，CVD制备纳米金属氧化物材料是一种高效、可控、均匀的方法，具有广泛的应用前景。
硅基半导体的制备技术
硅基半导体的制备技术硅基半导体是一种在电子行业中广泛应用的材料，其制备技术一直是研究的热点之一。
本文将介绍硅基半导体的制备技术，包括传统的晶体生长方法、薄膜制备技术以及新型的纳米结构制备方法。
一、晶体生长方法1. 液相生长法液相生长法是一种传统的晶体生长方法，通过在高温下将硅溶液缓慢冷却，使硅原子有序排列形成晶体结构。
这种方法制备的硅基半导体晶体质量较高，但生产周期长，成本较高。
2. 气相生长法气相生长法是一种常用的晶体生长方法，通过在高温下将硅原料气体分解并沉积在衬底上形成晶体结构。
这种方法制备的硅基半导体晶体质量较好，生产效率高，适用于大规模生产。
3. 溅射法溅射法是一种将硅靶材溅射到衬底上形成薄膜的方法，可以制备出较薄的硅基半导体薄膜。
这种方法制备的硅基半导体薄膜具有较好的电学性能和光学性能，适用于薄膜电子器件的制备。
二、薄膜制备技术1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的薄膜制备技术，通过在高温下将硅原料气体分解并沉积在衬底上形成薄膜。
这种方法制备的硅基半导体薄膜质量较高，可以控制薄膜厚度和成分，适用于集成电路的制备。
2. 分子束外延法（MBE）分子束外延法是一种在超高真空条件下将硅原子逐个沉积在衬底上形成薄膜的方法，可以制备出高质量的硅基半导体薄膜。
这种方法制备的薄膜具有较好的晶体结构和界面质量，适用于光电器件的制备。
3. 气相深度反应离子刻蚀法（DRIE）气相深度反应离子刻蚀法是一种通过离子束刻蚀硅基半导体薄膜形成纳米结构的方法，可以制备出具有特定形状和尺寸的纳米结构。
这种方法制备的硅基半导体纳米结构具有较好的形貌和尺寸控制性能，适用于传感器和存储器件的制备。
三、新型纳米结构制备方法1. 自组装法自组装法是一种利用表面张力和分子间相互作用在衬底上形成有序排列的纳米结构的方法，可以制备出具有周期性结构的硅基半导体纳米阵列。
这种方法制备的纳米结构具有较好的周期性和一致性，适用于光子晶体和纳米光学器件的制备。
纳米芯片的制备和应用研究
纳米芯片的制备和应用研究纳米芯片是一种基于纳米技术的微型芯片，它的制备与应用研究已成为现代科技领域的热门话题。
纳米芯片的制备和应用研究涉及到很多学科和领域，如材料科学、电子工程、物理学、生物科学等。
纳米芯片具有体积小、功耗低、速度快、功能强等优点，被广泛应用于电子、信息、生物医学等领域。
本文将重点探讨纳米芯片的制备和应用研究的现状和发展趋势。
一、纳米芯片的制备技术纳米芯片的制备技术是将微电子技术与纳米技术相结合，通过精密控制材料结构及制备工艺来实现芯片的生长、塑性加工和制备。
主要有以下几种制备技术：1.离子注入技术离子注入技术是利用高能离子轰击材料表面造成的复杂化学反应，形成稀薄的膜层或通道，从而实现对材料物理性质的改变。
这种技术可用于复合纳米结构的制备，如管状纳米结构和核壳结构的制备等。
2.自组装技术自组装技术是将纳米材料自动排列组合而成，可用于设计和制造具有定向性的微纳米结构。
常见的自组装技术有基于生物学原理的DNA分子自组装和基于物理化学原理的纳米颗粒自组装等。
3.化学气相沉积技术化学气相沉积技术是一种在真空条件下，利用化学反应使化合物的原子沉积在衬底上的技术。
这种技术既可用于制备纳米结构，又可用于制备疏水性表面、薄膜和纳米点阵等。
4.电子束光刻技术电子束光刻技术是利用电子束在芯片表面进行精密刻画，从而实现微小结构的制备。
它具有制备高分辨率芯片的能力，可以实现微电子学器件的几何结构控制和复杂芯片的制备。
二、纳米芯片的应用研究纳米芯片是一种重要的功能材料，主要应用于电子、信息、生物医学等领域。
1.电子领域电子领域是纳米芯片应用最为广泛的领域之一。
纳米芯片具有体积小、功耗低、速度快、功能强等特点，在微处理器、集成电路、传感器、存储媒体等方面具有广泛应用前景。
纳米芯片的发展也推动了电子行业的发展和变革。
2.信息领域信息领域是另一个纳米芯片应用的重要领域。
纳米芯片具有优异的性能和功能，可用于制备具有高读写速度、高密度和大容量的存储器，具有广泛的应用前景。
材料科学中的纳米材料的设计和制备
材料科学中的纳米材料的设计和制备纳米材料是指粒径小于100纳米的微小颗粒，是材料科学领域的一项研究热点。
与传统材料相比，纳米材料具有更高的比表面积、更好的物理、化学和生物性能，因此被广泛应用于电子、光电、生物医学、环境污染治理等领域。
如何设计和制备优良的纳米材料是纳米科技发展中亟待解决的问题。
一、纳米材料的设计纳米材料的设计是指通过调控材料的结构，使其具有特定的性能。
目前，常用的纳米材料设计方法主要有以下几种：1、自组装法：自组装是指将分子或高分子通过非共价力相互作用，自然地组装成有序的结构或体系。
自组装法的优点是制备工艺简单、成本低廉，但其制备稳定、互相关联的纳米结构，往往会受到杂质、温度、压力等外界因素的影响。
2、晶体生长法：晶体生长是指在晶体生长液中将原子、分子有序排列，逐渐长成完整的晶体。
这种方法的优点是制备出的纳米材料结构清晰，性能稳定。
不过，晶体生长方法的局限性在于对组分、浓度、溶剂环境的高度依赖，难以掌控。
3、化学合成法：化学合成法是指通过化学反应制备纳米材料。
化学合成法可以制备出单分散、高密度的纳米颗粒，具有优异的化学、物理性能，但一些高能量化学合成方法发生副反应导致杂质显著，制备成本较高。
二、纳米材料的制备纳米材料的制备技术是纳米科技的关键技术之一。
目前，纳米材料的制备技术主要包括以下几种：1、溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是常用的纳米材料制备技术，它通过加热或溶解，将溶胶液体凝胶化为固体，再通过干燥或煅烧将凝胶固化为纳米材料。
此方法能够制备多种纳米材料，具有较高的受控制性和可重复性。
2、电化学沉积法：电化学沉积法是采用电化学反应来制备纳米材料的方法。
通过在介质中放置电极，在外加电压的作用下，电子自流经过导体，被还原或氧化成为溶液中的原子、离子或分子进行纳米材料的反应。
具有较高的产率和均一性。
3、化学气相沉积法：化学气相沉积法是将一氧化碳、甲烷等有机分子以及金属有机化合物等化学气体在高温条件下反应，使其在固体表面沉积形成纳米结构材料。
金属纳米结构的制备工艺
金属纳米结构的制备工艺
制备金属纳米结构有许多方法，其中一些常用的方法如下：
1. 化学还原法：将金属离子还原为纳米粒子，该方法适用于制备金、银、铜、镍等金属的纳米粒子。
该方法利用还原剂将金属离子还原为金属粒子，常用的还原剂为氢气、硼氢化钠、乙二胺和用酒精还原等。
2. 水热合成法：将金属离子和反应剂在高温高压水溶液中反应，使得金属离子在条件下自组装成纳米结构。
该方法适用于制备氧化铁、氧化钛和氢氧化铝等金属的纳米结构。
3. 气相沉积法：利用射频磁控制溅射、电弧放电等方法，在高温、低压气相中将金属物质蒸发后沉积在基底上制备纳米结构。
该方法适用于制备铝、铜、银、钴、镍等金属的纳米结构。
4. 溶胶凝胶法：通过控制溶胶中溶剂和金属离子的浓度、PH值、反应温度和时间等条件，使金属离子与溶剂中的化合物反应生成纳米粒子。
该方法适用于制备二氧化硅、氢氧化铝、氧化铁等材料的纳米结构。
5. 电化学沉积法：利用电化学方法使金属离子在电极表面还原沉积为纳米结构。
该方法适用于制备铜、镍、镉等金属的纳米结构。
以上是制备金属纳米结构常用的几种方法，不同的方法适用于不同的金属和纳米结构形态的制备。
制作氧化锡薄膜的方法
制作氧化锡薄膜的方法
制作氧化锡薄膜的常见方法有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种方法。
1. 物理气相沉积（PVD）：
- 蒸发沉积：将金属锡加热至其蒸汽压达到一定值，让其蒸发在基底表面上形成氧化锡薄膜。
- 磁控溅射：使用带有金属锡靶的溅射装置，施加高频电场使锡离子释放，然后沿着惰性气体（如氩气）形成的轨道击中基底表面。
2. 化学气相沉积（CVD）：
- 热CVD：通过在高温（通常在200-1000°C）下将有机锡化合物（如四氯化锡）与氧气反应，使其降解沉积在基底表面形成氧化锡薄膜。
- 气相沉积：以液体有机锡化合物为前体，在低温下（通常在50-150°C）通过气相喷雾使其与氧气反应，形成氧化锡薄膜。
无论是PVD还是CVD方法，制备氧化锡薄膜的具体条件（如温度、气氛、前体物质等）都会对薄膜的性质产生影响，并且需要确保在制备过程中薄膜与空气中的氧气反应以形成氧化锡。
化学气相沉积氧化锡(3篇)
第1篇一、氧化锡薄膜的原理氧化锡（SnO2）是一种具有立方晶系的n型半导体材料，具有良好的透明导电性能。
化学气相沉积法是一种在高温、高压下，利用化学反应将气态反应物转化为固态薄膜的方法。
在CVD过程中，气态的锡源和氧化剂通过化学反应生成氧化锡薄膜。
二、化学气相沉积氧化锡的工艺1. 气源选择（1）锡源：常用的锡源有SnCl4、SnBr4、SnHCl3等。
其中，SnCl4是最常用的锡源，具有较低的沸点和良好的稳定性。
（2）氧化剂：常用的氧化剂有O2、N2O、NO、H2O2等。
其中，O2是最常用的氧化剂，具有较低的活化能。
2. 前驱体制备将锡源和氧化剂分别溶解于有机溶剂中，制备成一定浓度的溶液。
然后将两种溶液混合，得到前驱体。
3. 沉积过程将前驱体溶液滴入反应室，在高温、高压下进行化学反应，生成氧化锡薄膜。
沉积过程中，反应室的温度、压力、气体流量等参数对薄膜的质量有重要影响。
4. 后处理沉积完成后，对氧化锡薄膜进行退火处理，以提高其结晶度和电学性能。
三、化学气相沉积氧化锡的应用1. 透明导电薄膜：氧化锡薄膜具有优异的透明导电性能，广泛应用于太阳能电池、液晶显示器、触摸屏等领域。
2. 传感器：氧化锡薄膜具有良好的化学稳定性和灵敏度，可用于制备气体传感器、湿度传感器等。
3. 太阳能电池：氧化锡薄膜作为太阳能电池的窗口层，可以提高电池的转换效率。
4. 光电子器件：氧化锡薄膜在光电子器件中具有良好的光电器件性能，如光催化剂、光敏器件等。
四、化学气相沉积氧化锡的发展趋势1. 高性能氧化锡薄膜的制备：通过优化CVD工艺参数，提高氧化锡薄膜的结晶度、均匀性和透明导电性能。
2. 绿色环保工艺：开发低毒、低污染的CVD工艺，降低对环境的影响。
3. 智能化控制：利用计算机技术实现CVD过程的智能化控制，提高生产效率和产品质量。
4. 拓展应用领域：进一步拓展氧化锡薄膜在光电子、传感器、新能源等领域的应用。
总之，化学气相沉积氧化锡作为一种重要的薄膜制备技术，具有广泛的应用前景。
纳米电极的制备及应用研究
纳米电极的制备及应用研究纳米材料是指在尺寸上处于纳米级别的材料，具有许多特殊性质。
在电子学领域，纳米电极是指结构尺寸小于100纳米的电极。
与传统微米尺寸的电极相比，纳米电极具有更高的电学性能和更强的灵敏度。
因此，纳米电极在生物传感、电化学分析和纳米电子器件等领域具有广泛的应用前景。
一、纳米电极的制备方法目前，纳米电极的制备方法主要包括纳米压印、电子束光刻、自组装、化学气相沉积、溶液浸渍法等。
其中，电子束光刻是制备纳米电极最为普遍的方法之一。
1. 电子束光刻法电子束光刻方法是利用电子束在物质表面的能量作用下，局部均匀蚀刻或热裂解物质，形成几何结构尺寸在几百纳米至几十纳米之间的纳米图形。
电子束光刻方法适用于制备各种二维和三维的纳米电极，具有高精度和高分辨率的优点。
但是，制备成本较高且工艺复杂，需要先进行电子束图案设计，再通过电子束曝光、显影等步骤来得到所需结构。
因此，该方法在一定程度上限制了其应用的普及率。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过化学反应来合成纳米电极的方法。
其基本原理是在气氛下，通过控制反应温度、气氛和反应时间等条件，沉积出所需尺寸和形状的纳米电极。
该方法成本低、制备工艺简单且制备出的纳米电极具有优良电学性能，是制备纳米电极的一种有效方法。
二、纳米电极的应用1. 生物传感应用纳米电极在生物传感领域具有广泛的应用。
通过将纳米电极与生物分子相结合，可以实现对分子信号的高灵敏度检测。
例如，通过将单壁碳纳米管与DNA分子结合，可以实现对DNA序列扩增产物的检测。
另外，利用纳米电极检测生物分子间相互作用的信号，也可以用于生物分子的鉴定和研究。
2. 电化学分析电化学分析是指利用电化学方法测量样品中成分与浓度的分析技术。
纳米电极在电化学分析领域的应用具有广泛的前景。
通过将纳米电极和电化学传感器相结合，可以实现对生物样品中有机物质的高灵敏度检测，如对葡萄糖、尿酸等的检测。
3. 纳米电子器件纳米电极在纳米电子器件领域具有广泛的应用，例如CMOS器件、磁性材料器件、传感器等。
化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构
化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构刘星辉1唐东升1,*曾春来1海阔1解思深2(1湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙410081;2中国科学院物理研究所,北京100080)摘要:采用化学气相沉积法在镀有5-10nm 厚金膜的SiO 2衬底上,通过控制生长条件,实现了二氧化锡纳米结构的自组装生长,成功制备出了莲花状和菊花状的二氧化锡自组装纳米结构.利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等表征分析手段对样品的表面形貌、结构及成份进行表征和研究.并在此基础上,讨论了两种自组装纳米结构的生长机制.关键词:化学气相沉积;氧化锡;可控制生长中图分类号:O649Preparation of Tin Oxide Self 鄄assembly Nanostructures by Chemical Vapor DepositionLIU Xing ⁃Hui 1TANG Dong ⁃Sheng 1,*ZENG Chun ⁃Lai 1HAI Kuo 1XIE Si ⁃Shen 2(1College of Physics and Information Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,P.R.China;2Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,P.R.China )Abstract:Two types of tin oxide self ⁃assembly nanostructures,lotus flower ⁃shaped and chrysanthemum ⁃shaped,were synthesized by chemical vapor deposition method using gold nanoparticles as catalyst.The lotus flower ⁃shaped tin oxide nanostructure comprised a disc with meshes in nanoscale and a thin film of nanowires,whereas the chrysanthemum ⁃shaped tin oxide nanostructure comprised nanowires or nanobelts in a radicalized arrangement.X ⁃ray diffraction spectra indicated that the former was composed of Sn and SnO 2and the latter was composed of only SnO 2.By adjusting these two suits of experimental parameters,such as pressure,temperature,flow rate carrier gas or oxygen in the carrier gas,and then characterizing the products with scanning electron microscopy and X ⁃ray diffraction,possible growth mechanism for these two types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures was proposed.Key Words:Chemical vapor deposition;Tin oxide;Controllable growthSnO 2是一种典型的n 型宽带隙氧化物半导体材料,禁带宽度E g =3.6eV(300K)[1-4].其用途非常广泛.在有机合成中,可用作催化剂和化工原料；在陶瓷工业中可用作釉料和搪瓷乳浊剂；同时还可用于导电材料、薄膜电阻器、光电子器件等领域.由于纳米尺寸效应及表面效应,氧化锡的纳米结构具有更为丰富的光电性能和气敏性能,这使得其在气敏元件、半导体元件,透明电极材料等方面有着较其体材料更为广阔的应用前景[5-7].因此,当人类对自然的认识和改造进入纳米层次时,以二氧化锡为代表的宽带隙透明半导体材料的纳米结构就引起广泛关注和深入研究[8].目前,通过热蒸发法[9]、水热法[10]、直接快速氧化法[1]、化学气相沉积法[12]、激光烧蚀法[1]以及阳极氧化铝模板电化学沉积法[13]都可以制备出二氧化锡一维纳米结构.Wang 等人[14]采用热蒸发法生长的SnO 2纳米带制备了场效应管,该场效应管开启电压为2.5V,电子迁移率可达10cm 2·V -1·s -1.SnO 2纳米结构的传感性能是其最显著的性能.由于纳米结构的SnO 2具有比块体SnO 2更大的比表面积,因而对化学物质表现出更高的敏感性.对于Received:September 14,2006;Revised:October 30,2006.English edition available online at *Corresponding author.Email:dstang@;Tel:+86731⁃8873055.湖南省教育厅(05B040)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )March Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(3)：361-366[Article]361Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23SnO 2纳米线传感性能的研究很多[15-18],如Yang 等[15]采用SnO 2纳米线制备了光化学NO 2纳米传感器,该传感器在室温下可检测10-6量级的NO 2气体.而目前商业化的SnO 2薄膜传感器必须在300-500℃下才能工作[19,20].Moskovits 等[16]采用多孔氧化铝模板生长的SnO 2纳米线阵列制备了在室温下可探测CO 和O 2的气体传感器.然而,由于纳米材料的性质敏感地依赖于其微结构,生长过程中更好地控制SnO 2一维纳米材料的生长,以获得单分散性好且具有特定微结构的一维纳米材料在其具体应用上具有非常重要的意义.而目前基于一维纳米材料的器件研究大都停留在单根纳米材料、单个原始器件模型的水平上.因此,如何在纳米材料的制备过程中,实现一维纳米材料的自组装生长,在此基础上实现纳米器件的大规模组装,是纳米材料研究领域中的重点难点问题.另外,纳米材料在生长过程中所遵循的机理也依然存在争论：有实验事实表明,其一维纳米结构的生长主要遵循气⁃液⁃固生长机理[21-23],也有实验事实表明其直接遵循气⁃固生长机理[24,25].因此,系统研究生长条件与纳米材料微结构之间的对应关系,同样具有重要的基础理论意义.在本文中,我们采用化学气相沉积法在镀有5-10nm 厚金膜的SiO 2衬底上,通过控制反应物、载气流量组分、气压以及温度等宏观生长条件成功制备出了莲花状、菊花状氧化锡的新奇纳米结构.实现了化学气相沉积法中二氧化锡纳米结构的自组装生长.在此基础上,分别改变单个宏观生长条件以实现对微观生长条件的控制,分析生成物在形貌和微结构上的特征.1实验部分1.1实验装置化学气相沉积实验装置如图1所示,主要由水平管式高温炉、真空系统、气体流量控制系统和样品生长室等四个部分组成.水平管式高温炉通过三段加热控温(每个温区的长度为4-6cm,相邻两个温区间隔16-20cm)可以精确控制生长室内的温度和温度分布(控制精度为1℃).真空系统由机械泵、针阀及压力表等部分组成.通过调节针阀控制机械泵抽气速率,实现对生长室内气压调节.气路控制系统通过质量流量计(北京七星华创D07⁃7B 型)精确控制气体流量(控制精度为0.1cm 3·min -1),从而精确控制生长室中气体组分.样品生长室为一内径约60mm,长约1200mm 的石英管.其一端与气路控制系统相连,另一端与真空系统相连.1.2实验1.2.1衬底的准备实验采用镀有SiO 2膜的n ⁃型(100)Si 片作为衬底,首先在乙醇、丙酮溶液及氧等离子体中清除去其表面的有机物质,然后通过离子溅射在衬底表面沉积一层几纳米厚的Au 膜,离子溅射膜沉积系统为Hitachi,E ⁃1010型,沉积条件是100V 、20mA,气压为13.3Pa,沉积时间控制为10s.1.2.2氧化锡纳米结构的制备称取适量纯度为99.9%的SnO 粉末(1-1.5g)置于长约6cm 的石英舟内.石英舟置于管式炉第I 加热区位置,通过设定第I 加热区的温度实现蒸发源温度的控制.大小为6mm ×6mm 的衬底依次置于第I 加热区气流下方,通过调节第II 加热区(第III 加热区未使用)的温度以及衬底与第I 加热区的距离,可实现对衬底温度的控制.调节质量流量计控制载气(进气)流量、调节针阀(pin valve)控制真空泵抽气速度,可实现对样品生长室内压强的控制.通过在载气中添加氧气,实现对样品生长室内的气氛控制.图1化学气相沉积法制备氧化锡纳米结构的实验装置示意图Fig.1Schematic diagram of the experimental apparatus for the growth of tin oxidenanostructures362No.3刘星辉等：化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构1.2.3结构和形貌表征利用扫描电子显微镜(JEOL ⁃6360Lv)对样品表面形貌进行表征,利用丹东敖龙Y2000型X 射线衍射仪(Cu K α,λ=0.15405nm )对样品进行物相分析.通过研究不同生长条件下获得生成物的形貌和微结构(实验参数和对应生成物的形貌特征如表1所示),我们获得两组典型的实验参数,制备出了莲花状和菊花状两种新奇的氧化锡纳米结构,实现了二氧化锡纳米结构的自组装生长.2结果和讨论2.1氧化锡纳米结构和形貌表征图2给出了两种典型氧化锡自组装结构的扫描电子显微镜图像(其相应的实验条件如表1所示).莲花状氧化锡自组装结构的低高倍扫描电子显微镜图像(图2(a 、c 、e)显示,自组装结构由一个个类似莲花的圆盘构成.圆盘的边沿是由许多规则的晶状结构有序排列而成,并留有大量的孔隙,形成了网络状的孔洞结构；而中心区域则被呈放射状排布、直径约为20nm 的纳米线覆盖.通过调整实验参数(如表1所示),比如在载气中通入一定量氧气,获得由纳米带或纳米棒组成的菊花状的氧化锡自组装结构(图2(b 、d 、f).与莲花状氧化锡自组装结构比较,菊花状氧化锡自组装结构中类似莲花状的圆盘结构隐约存在,但被直径较小无序排列的纳米线覆盖,其中心区域则为直径约300-700nm,长约为几十个微米由中心向四周类似菊花辐射排列的纳米棒或纳米带.图3是两种自组装氧化锡纳米结构的XRD 图谱.由图可知,莲花状自组装结构样品的X 射线衍射峰由Sn 和SnO 2两组衍射峰构成,说明莲花状自组装结构除了二氧化锡还含有较多的金属锡.菊花状结构样品的XRD 衍射峰与四方SnO 2晶体的标表1两组氧化锡自组装生长实验条件及其适当调整后所得产物的形貌特征Table 1The experimental parameters for the two types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures and thecharacteristics with respect to the morphologies the products synthesized under thecorresponding experimental conditions图2氧化锡自组装纳米结构的扫描电子显微镜图像Fig.2SEM images of the two typical types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures(a),(c),and (e)show the low ⁃and high ⁃magnification SEM images of the lotus flower ⁃shaped tin oxide nanostructure;(b),(d),and (f)show the low ⁃and high ⁃magnification SEM images of the chrysanthemum ⁃shaped tin oxide nanostructure.T source /℃Ar flow rate (cm 3·min -1)p /Pa T substrate /℃O 2flow rate (cm 3·min -1)Character in morphologies Remark 90080 3.99×104800-8500.0lotus flower (Fig.2(a))the first suit 90080-100 1.99×104800-8500.0nanowires (Fig.4(a))pressure ↓90080 3.99×104700-7500.0film (Fig.4(c))T substrate ↓90080 3.99×104400-4500.0particles (Fig.4(e))T substrate ↓9001007.99×1038500.5chrysanthemum (Fig.2(b))the second suit 9001007.99×1039000.5nanowires (Fig.4(b))T substrate ↑9001007.99×1038000.5ribbons (Fig.4(d))T substrate ↓9001003.99×1048500.5rods (Fig.4(f))pressure↑363Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23准衍射峰吻合很好,说明氧化锡菊花状自组装纳米结构主要成份是结晶性好的四方SnO 2相.反应物SnO 在370℃以上,即可发生歧化反应生成Sn 和SnO 2[28].因此,莲花状自组装结构中的Sn 和SnO 2主要来自于SnO 的歧化反应.莲花状自组装结构中心区域的纳米线顶端,或者是生长点有白色纳米颗粒的存在(图2(c)插图),说明此时二氧化锡纳米线的生长遵循气⁃液⁃固生长机理.当载气中有适量氧气存在时,由于高温下O 2会优先与液态或气态的锡反应[26],反应直接生成SnO 2.这样,纳米线的顶端或者生长点没有合金液滴存在,所得纳米线主要成份是四方SnO 2相,顶端没有含锡量高的合金纳米颗粒存在(图2(d)).此时,二氧化锡一维纳米结构的生长遵循气⁃固生长机理.以这两组典型的生长实验参数为基础,适当调整其单个参数,研究所得产物在形貌和微结构上的相应变化,将有助于加强对纳米材料自组装生长过程的控制和生长机理的理解.图4就是通过分别调整两组典型生长实验参数后所得产物的扫描电镜形貌图像(具体参数调整见表1).图4(a 、c 、e)是基于制备莲花状氧化锡纳米结构实验条件所做调整而得产物的扫描电镜图.图4(a)为减小生长室内压强(3.99×104Pa →1.99×104Pa),其他参数不变的情况下获得的样品.由图可知,其形貌迥异于莲花状的结构,为大量长约几十到几百微米,直径约为80-100nm 的SnO 2纳米线,自组装结构消失.如果只升高衬底的温度(800-850℃→850-900℃),而其他参数保持不变的情况下,所得样品也具有类似图4(a)的形貌.图4(c)和图4(e)是依次降低衬底的温度(分别降低约100℃和400℃)后所得样品的形貌图.其中图4(c)所示样品为规则、致密的多晶薄膜,图4(e)中样品由大量尺寸大小约2-3μm 的块状颗粒组成.图4(b 、图3镀金SiO 2衬底上两种自组装结构氧化锡的XRD 谱Fig.3XRD patterns of the two kinds of tin oxide nanostructures(a)the chrysanthemum ⁃shape;(b)the lotus flower ⁃shaps图4控制不同实验条件制得氧化锡产物的SEM 形貌图Fig.4SEM images of the tin oxide products synthesized through adjusting differentexperimental conditions (see Table 1)for the lotus flower ⁃shape (a,c,e);for the chrysanthemum ⁃shape (b,d,f)364No.3刘星辉等：化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构d、f)则分别是对第二组实验参数作适当调整后所获得样品的扫描电镜图.其中,图4(b)和图4(d)分别为升高(850℃→900℃)和降低(850℃→800℃)衬底温度,其他参数不变的情况下获得的样品.由图可知,图4(b)显示衬底温度升高时样品由大量的直径约为100nm的纯净SnO2纳米线组成,图4(d)显示衬底温度降低时样品则由径向尺寸约600-700nm的带状结构组成.图4(f)所示样品是增大生长室内压强(7.99×103Pa→3.99×104Pa)后获得的,是由直径约1μm的棒状结构组成,可以看出底层还有大量的颗粒.2.2氧化锡花状纳米结构可能的形成机制实验结果显示,样品生长室内的压强和衬底温度对氧化锡纳米结构的生长及其形貌有比较明显的影响.通过控制这两个条件,可以实现对其结构和形貌控制,从而获得具有不同形貌特征的氧化锡结构.设实验中热源蒸发原子的速率遵从Boltzmann分布,沉积到衬底表面的原子速率为R d,可表示为, R d=p(2πmkT)-1/2[27].其中p为反应物的蒸气压,m是原子质量.沉积速率与再蒸发速率之比R d/R e称为过饱和度.而再蒸发速率与衬底的温度密切相关,温度越高再蒸发速率越快.于是通过对石英管内平衡蒸汽压和衬底温度的调节,就可以得到不同的过饱和度,从而达到可控生长的目的.对于一维纳米结构的生长机理,研究人员已经提出过各种生长模型,如气⁃液⁃固(VLS)模型,气⁃固(VS)模型等等.我们认为实验中二氧化锡纳米结构的生长主要是由于生长过程中SnO的歧化反应导致的VLS生长(当载气中不含氧气时)或VS生长(载气中含有一定量的氧气时).氧化亚锡是一种热稳定性较差的亚稳态物质,在370℃以上就会按下式发生歧化反应：2SnO(s)→SnO2(s)+Sn(l)(1)该式又由两个反应组成[3]:4SnO(s)→Sn3O4(s)+Sn(l)(2) Sn3O4(s)→2SnO2(s)+Sn(l)(3)在实验条件下(900℃),反应生成的Sn由于其较低的熔点(231.9℃),将保持为液态.同时SnO熔点相对较低(1080℃),高温下很容易蒸发.实验中,氧化亚锡和分解产生的Sn以及中间产物Sn3O4首先被蒸发出来.SiO2衬底上的金膜在较高温度时将碎裂成小的金颗粒,这些金颗粒为Sn液滴提供了良好的成核点.因此,Sn液滴将与金颗粒形成Sn⁃Au 合金液滴,随后,这些液滴将吸附Sn与SnO以及Sn3O4的蒸汽,并按(2)式和(3)式反应不断地分解析出SnO2.当衬底温度较低(800-850℃左右)时,沉积速率会较快,Sn⁃Au合金液滴吸附大量的SnO和Sn 以及Sn3O4蒸汽,形成固熔体并迅速长大,发展成为取向不同的岛状结构.当邻近的两个岛发生碰撞并接合时,首先在两岛间建立“桥”(或径)(如图5所示).这个过程显示为液态行为,其结果导致表面能的减小.若表面能与晶体取向无关,它将使表面积减到最小.显然,岛的接合使表面能大量减小,完善的晶面边界的形成使能量进一步减小,导致完善的晶向结构岛的形成.这些结晶形状的岛的继续结合将逐渐变成圆形.正如实验中所观察到的,在圆的外围,由于接合岛的数量较少,留有大量网络状的空洞.中心部位则由于受接合时压缩应力的作用和外来原子的继续蒸积,填充了大量的空洞.同时由于中心位置分解产生的SnO2浓度相对较高,开始自发成核,并不断地吸收周围的SnO2达到过饱和状态从液滴中析出,在Sn的催化作用下生长成为SnO2纳米线,于是就形成了如图2(c)所示的莲花状自组装纳米结构.在这一过程中,如果降低气体压强或升高衬底温度,使沉积到衬底表面上原子的速率不是太快,同时衬底温度合适(800-850℃左右),使衬底上的SnO2原子能在基底上徙动,沿着自由能较低的晶面方向有规则的排列,最终生长成为一维的纳米线(如图4 (a)所示)；如果基底温度稍低(700-750℃),沉积速率快,而且沉积的原子来不及排列好,又有新的原子来到,于是就沿二维方向生长成为多晶薄膜(如图4(c)所示)；若基底温度甚低(500℃以下),沉积原子很快图5“岛”的接合示意图[27]Fig.5Schematic diagrams showing the coalescenceprocess of two islands[27](a)Two adjacent islands,A and B,are disjunct from each other;(b)Islands A and B begin to coalesce,in which a bridge appears firstbetween these two islands.(a)(b)365Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007Vol.23冷却,难以在基底上徙动,这样就制成沿三维方向生长的非晶颗粒(如图4(e)所示).至于菊花状SnO2纳米结构,与莲花状结构具有相似的形成机制.由于载气中混有O2的作用,使沉积到表面的SnO和Sn迅速被氧化成为SnO2(如反应(4)和(5)所示),阻止了其二维方向上的横向生长. Sn(l)+O2→SnO2(s)(4) SnO(s)+O2→SnO2(s)(5)在其他条件不变的情况下,当衬底温度较高(≥850℃)时,由于再蒸发速率较快,成核小,并且沉积的SnO2原子能在基底上自由徙动,沿着自由能较低的晶面方向有规则地排列生长成为一维的纳米线(如图4(b)所示)；若基底温度稍低(800-850℃),过饱和度大,较多的原子聚集生长成很大的多晶核,后来蒸积的原子沿着各个有利于生长的晶面方向择优生长,最终生长成为如图2(d)所示的菊花状结构.衬底温度再低(≤800℃)则可生长得到径向尺寸更大的纳米带、棒甚至非晶颗粒(如图4(d、f)所示).若单独增加平衡蒸汽压也能提高过饱和度,从而制备出尺度较大的棒状结构(如图4(f)所示).3结论采用化学气相沉积法在镀有5-10nm厚金膜的SiO2衬底上,通过控制两组不同的生长条件分别制备出了莲花状和菊花状两种氧化锡的新奇纳米结构.实现了CVD方法的可控生长.我们发现,在其他条件不变的情况下,增加衬底温度或减小平衡蒸汽压,都能减小过饱和度,从而使凝结成的晶核小而均匀,最终生长所得产物尺度较小,且分布均匀；若降低衬底温度或增加平衡压强,则可增加过饱和度,使所得产物尺寸较大,甚至沿二维或三维方向生长成为薄膜或块状颗粒.References1Liu,Z.Q.;Zhang,D.H.;Han,S.;Li,C.;Tang,T.;Jin,W.;Liu,X.L.;Lei,B.;Zhou,C.W.Adv.Mater.,2003,15:17542Liu,Y.;Liu,M.L.Adv.Funct.Mater.,2005,15:573Dai,Z.R.;Pan,Z.W.;Wang,Z.L.J.Am.Chem.Soc.,2002,124: 86734Cheng,B.;Russell,J.M.;Shi,W.S.;Zhang,L.;Samulski,E.T.J.Am.Chem.Soc.,2004,126:59725Shinobu,F.;Hiroaki,I.Crys.Grow.&Desi.,2005,5:10796Wei,J.Y.;Zhu,Y.X.;Xie,Y.C.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2001,17(7):577[尉继英,朱月香,谢有畅.物理化学学报,2001,17(7):577]7Wang,Z.L.;Pan,Z.W.Adv.Mater.,2002,14:10298Zhang,L.D.;Mou.J.M.Nanomaterial and nanostructure.Beijing: Science Press,2001:5,14[张立德,牟季美.纳米材料与纳米结构.北京:科学出版社,2001:5,14]9Ba,J.H.;Polleux,J.;Antonietti,M.;Niederberger,M.Adv.Mater., 2005,17:250910Peng,X.S.;Zhang,L.D.;Meng,G.W.J.Appl.Phys.,2003,93: 176011Hu,J.Q.;Ma,X.L.;Shang,N.G.J.Phys.Chem.B,2002,106: 382312Liu,Y.;Dong,J.;Liu,M.Adv.Mater.,2004,16:35313Zheng,M.J.;Li,G.H.;Zhang,X.Y.Chem.Mater.,2001,13: 385914Arnold,M.S.;Avouris,P.;Pan,Z.W.;Wang,Z.L.J.Phys.Chem.B,2003,107:65915Law,M.;Kind,H.;Messer,B.;Kim,F.;Messer,B.;Yang,P.Angew.Chem.Int.Ed.,2002,41:240516Kolmakov,A.;Zhang,Y.;Cheng,G.;Moskovits,M.Adv.Mater., 2003,15:99717Comini,E.;Faglia,G.;Sberveglieri,G.Appl.Phys.Lett.,2002, 81:186918Scott,R.W.J.;Yang,S.M.;Chabanis,G.;Coombs,N.;Williams,D.E.;Ozin,G.A.Adv.Mater.,2001,13:146819Maiti,A.;Rodriguez,J.A.;Law,M.Nano Lett.,2003,3:1025 20Marcelo,O.;Edson,R.L.J.Phys.Chem.B,2006,110:662121Duan,X.;Lieber,C.M.Adv.Mater.,2000,12:29822Yang,P.D.;Lieber,C.M.Appl.Phys.Lett.,1997,70:315823Wang,Y.H.;Tang,Y.F.Phys.Rev.B,2003,58:1602424Chen,Y.Q.;Cui,X.F.;Zhang,K.;Pan,D.Y.;Zhang,S.Y.;Wang,B.;Hou,J.G.Chem.Phys.Lett.,2003,369:1625Hu,J.Q.;Bando,Y.;Golberg,D.Chem.Phys.Lett.,2003,372: 75826Wang,Z.L.;Pan,Z.W.;Dai,Z.R.J.Am.Chem.Soc.,2002,124: 181727Xue,Z.Q.Physics of thin⁃film.Beijing:Electronic Industry Press, 1991:19-58[薛增泉.薄膜物理.北京:电子工业出版社,1991: 19-58]28Brewer,L.Chem.Rev.,1953,52:1366。
化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构
化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构
刘星辉;唐东升;曾春来;海阔;解思深
【期刊名称】《物理化学学报》
【年(卷),期】2007(23)3
【摘要】采用化学气相沉积法在镀有5-10 nm厚金膜的SiO2衬底上,通过控制生长条件,实现了二氧化锡纳米结构的自组装生长,成功制备出了莲花状和菊花状的二氧化锡自组装纳米结构.利用扫描电子显微镜、X射线衍射等表征分析手段对样品的表面形貌、结构及成份进行表征和研究.并在此基础上,讨论了两种自组装纳米结构的生长机制.
【总页数】6页(P361-366)
【作者】刘星辉;唐东升;曾春来;海阔;解思深
【作者单位】湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙,410081;湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙,410081;湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙,410081;湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙,410081;中国科学院物理研究所,北
京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】O64
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由于特殊的物理属性和在纳米级器件上的应用，近年来一维纳米结构已经引起了人们强烈的兴趣。
SnO2纳米结构的研究也取得了重大的进展。
通常制备SnO2纳米结构的方法有水热合成法［5］、化学气相沉积法［6］，激光脉冲沉积法［7］和热蒸发法［8-12］。
其中热蒸发法最为常用，该方法制备的产品纯度高，均一性好，可通过改变反应条件实现可控制性生长。
目前，已通过控制实验温度、气压、气流量、催化剂等工艺条件制备出了不同形貌的纳米结构，如纳米片［8］、纳米线［9］、纳米带［10］、之字状结构［11］及鱼骨状结构［12］等。
通过改变源材料配比，也能影响到纳米结构形貌的变化，而目前相关报道较少。
本文通过改变源材料配比，利用热蒸发法成功制备出了两种不同形貌的氧化锡纳米结构，进行了形貌和结构表征，并初步研究了所制两种氧化锡纳米结构的室温光致发光性能。
化学气相沉积技术与纳米结构制备11
化学气相沉积技术与纳米结构制备姓名：刘强学号：5702105089班级：材料055(南昌大学材料科学与工程无机非金属专业)概要:化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition, CVD)法主要是利用含有薄膜元素的一两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。
该方法目前被广泛的应用于纳米薄膜材料的制备，主要用于制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物纳米薄膜。
关键字：化学气相沉积；纳米结构；制备1.序言化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition, CVD)法主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。
其薄膜形成的基本过程包括气体扩散、反应气体在衬底表面的吸附、表面反应、成核和生长以及气体解吸、扩散挥发等步骤。
CVD内的输运性质(包括热、质量及动量输运)、气流的性质(包括运动速度、压力分布、气体加热、激活方式等)、基板种类、表面状态、温度分布状态等都影响薄膜的组成、结构、形态与性能。
利用该方法可以制备氧化物、氟化物、碳化物等纳米复合薄膜。
该方法目前被广泛的应用于纳米薄膜材料的制备，主要用于制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物纳米薄膜。
2.化学气相沉积原理及特点化学气相沉积是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术。
化学气相沉积的英文词原意是化学蒸气沉积(Chemical Vapor Deposion，简称CVD)。
因为很多反应物质在通常条件下是液态或固态，经过汽化成蒸气再参与反应的。
CVD技术是原料气或蒸气通过气相反应沉积出固态物质，因此把CVD技术用于无机合成和材料制备时具有以下特点：1)在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。
2)可以在常压或者真空条件下(负压进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好)。
CVD工艺制备二氧化锡纳米材料的开题报告
CVD工艺制备二氧化锡纳米材料的开题报告一、研究背景纳米材料因其特殊的物理、化学性质被广泛应用于电池、催化、传感器等领域。
二氧化锡纳米材料具有良好的导电性、可见光透过性以及高的催化活性，因此在太阳能电池、气敏传感器等领域具有广泛的应用前景。
传统的合成方法如水热法、表面组装等存在着操作条件苛刻、不易控制、成本高等缺点。
CVD（化学气相沉积）工艺因为具有可控性好、反应温度低等优点，成为了一种主要的二氧化锡纳米材料制备方法。
二、研究目的本研究旨在通过CVD工艺制备高质量的二氧化锡纳米材料，探究影响制备过程的影响因素，寻找最优制备条件并优化材料性能。
具体研究内容包括：1.分析二氧化锡纳米材料的制备原理及相关研究进展。
2.探究CVD工艺制备二氧化锡纳米材料的最优工艺流程。
3.通过调节反应条件，优化二氧化锡纳米材料的物化性质。
4.研究二氧化锡纳米材料在太阳能电池、气敏传感器等领域的应用前景。
三、研究内容及方法1.制备高质量的二氧化锡纳米材料。
（1）CVD工艺制备二氧化锡纳米材料。
（2）通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对材料进行形貌、结构表征。
2.寻找最优制备条件并优化材料的物化性质。
（1）通过调节反应条件（温度、气相压力等参数），探究其对材料形貌、结构、表面性质等性能的影响。
（2）借助荧光光谱仪等手段对材料的光学特性进行表征。
3.研究二氧化锡纳米材料在太阳能电池、气敏传感器等领域的应用前景。
（1）通过太阳能电池等设备对纳米材料的光电性能进行测试。
（2）通过气敏传感器等设备对纳米材料的气敏性能进行测试。
四、研究意义本研究有助于进一步了解CVD工艺制备二氧化锡纳米材料的过程及其影响因素，提高二氧化锡纳米材料的成品率和质量。
并且可以探索二氧化锡纳米材料在太阳能电池、气敏传感器等领域的应用前景，推动相关领域的技术发展和产业化进程。
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化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构刘星辉1唐东升1,*曾春来1海阔1解思深2(1湖南师范大学物理与信息科学学院,长沙410081;2中国科学院物理研究所,北京100080)摘要:采用化学气相沉积法在镀有5-10nm 厚金膜的SiO 2衬底上,通过控制生长条件,实现了二氧化锡纳米结构的自组装生长,成功制备出了莲花状和菊花状的二氧化锡自组装纳米结构.利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等表征分析手段对样品的表面形貌、结构及成份进行表征和研究.并在此基础上,讨论了两种自组装纳米结构的生长机制.关键词:化学气相沉积;氧化锡;可控制生长中图分类号:O649Preparation of Tin Oxide Self 鄄assembly Nanostructures by Chemical Vapor DepositionLIU Xing ⁃Hui 1TANG Dong ⁃Sheng 1,*ZENG Chun ⁃Lai 1HAI Kuo 1XIE Si ⁃Shen 2(1College of Physics and Information Science,Hunan Normal University,Changsha 410081,P.R.China;2Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,P.R.China )Abstract:Two types of tin oxide self ⁃assembly nanostructures,lotus flower ⁃shaped and chrysanthemum ⁃shaped,were synthesized by chemical vapor deposition method using gold nanoparticles as catalyst.The lotus flower ⁃shaped tin oxide nanostructure comprised a disc with meshes in nanoscale and a thin film of nanowires,whereas the chrysanthemum ⁃shaped tin oxide nanostructure comprised nanowires or nanobelts in a radicalized arrangement.X ⁃ray diffraction spectra indicated that the former was composed of Sn and SnO 2and the latter was composed of only SnO 2.By adjusting these two suits of experimental parameters,such as pressure,temperature,flow rate carrier gas or oxygen in the carrier gas,and then characterizing the products with scanning electron microscopy and X ⁃ray diffraction,possible growth mechanism for these two types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures was proposed.Key Words:Chemical vapor deposition;Tin oxide;Controllable growthSnO 2是一种典型的n 型宽带隙氧化物半导体材料,禁带宽度E g =3.6eV(300K)[1-4].其用途非常广泛.在有机合成中,可用作催化剂和化工原料；在陶瓷工业中可用作釉料和搪瓷乳浊剂；同时还可用于导电材料、薄膜电阻器、光电子器件等领域.由于纳米尺寸效应及表面效应,氧化锡的纳米结构具有更为丰富的光电性能和气敏性能,这使得其在气敏元件、半导体元件,透明电极材料等方面有着较其体材料更为广阔的应用前景[5-7].因此,当人类对自然的认识和改造进入纳米层次时,以二氧化锡为代表的宽带隙透明半导体材料的纳米结构就引起广泛关注和深入研究[8].目前,通过热蒸发法[9]、水热法[10]、直接快速氧化法[1]、化学气相沉积法[12]、激光烧蚀法[1]以及阳极氧化铝模板电化学沉积法[13]都可以制备出二氧化锡一维纳米结构.Wang 等人[14]采用热蒸发法生长的SnO 2纳米带制备了场效应管,该场效应管开启电压为2.5V,电子迁移率可达10cm 2·V -1·s -1.SnO 2纳米结构的传感性能是其最显著的性能.由于纳米结构的SnO 2具有比块体SnO 2更大的比表面积,因而对化学物质表现出更高的敏感性.对于Received:September 14,2006;Revised:October 30,2006.English edition available online at *Corresponding author.Email:dstang@;Tel:+86731⁃8873055.湖南省教育厅(05B040)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )March Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(3)：361-366[Article]361Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23SnO 2纳米线传感性能的研究很多[15-18],如Yang 等[15]采用SnO 2纳米线制备了光化学NO 2纳米传感器,该传感器在室温下可检测10-6量级的NO 2气体.而目前商业化的SnO 2薄膜传感器必须在300-500℃下才能工作[19,20].Moskovits 等[16]采用多孔氧化铝模板生长的SnO 2纳米线阵列制备了在室温下可探测CO 和O 2的气体传感器.然而,由于纳米材料的性质敏感地依赖于其微结构,生长过程中更好地控制SnO 2一维纳米材料的生长,以获得单分散性好且具有特定微结构的一维纳米材料在其具体应用上具有非常重要的意义.而目前基于一维纳米材料的器件研究大都停留在单根纳米材料、单个原始器件模型的水平上.因此,如何在纳米材料的制备过程中,实现一维纳米材料的自组装生长,在此基础上实现纳米器件的大规模组装,是纳米材料研究领域中的重点难点问题.另外,纳米材料在生长过程中所遵循的机理也依然存在争论：有实验事实表明,其一维纳米结构的生长主要遵循气⁃液⁃固生长机理[21-23],也有实验事实表明其直接遵循气⁃固生长机理[24,25].因此,系统研究生长条件与纳米材料微结构之间的对应关系,同样具有重要的基础理论意义.在本文中,我们采用化学气相沉积法在镀有5-10nm 厚金膜的SiO 2衬底上,通过控制反应物、载气流量组分、气压以及温度等宏观生长条件成功制备出了莲花状、菊花状氧化锡的新奇纳米结构.实现了化学气相沉积法中二氧化锡纳米结构的自组装生长.在此基础上,分别改变单个宏观生长条件以实现对微观生长条件的控制,分析生成物在形貌和微结构上的特征.1实验部分1.1实验装置化学气相沉积实验装置如图1所示,主要由水平管式高温炉、真空系统、气体流量控制系统和样品生长室等四个部分组成.水平管式高温炉通过三段加热控温(每个温区的长度为4-6cm,相邻两个温区间隔16-20cm)可以精确控制生长室内的温度和温度分布(控制精度为1℃).真空系统由机械泵、针阀及压力表等部分组成.通过调节针阀控制机械泵抽气速率,实现对生长室内气压调节.气路控制系统通过质量流量计(北京七星华创D07⁃7B 型)精确控制气体流量(控制精度为0.1cm 3·min -1),从而精确控制生长室中气体组分.样品生长室为一内径约60mm,长约1200mm 的石英管.其一端与气路控制系统相连,另一端与真空系统相连.1.2实验1.2.1衬底的准备实验采用镀有SiO 2膜的n ⁃型(100)Si 片作为衬底,首先在乙醇、丙酮溶液及氧等离子体中清除去其表面的有机物质,然后通过离子溅射在衬底表面沉积一层几纳米厚的Au 膜,离子溅射膜沉积系统为Hitachi,E ⁃1010型,沉积条件是100V 、20mA,气压为13.3Pa,沉积时间控制为10s.1.2.2氧化锡纳米结构的制备称取适量纯度为99.9%的SnO 粉末(1-1.5g)置于长约6cm 的石英舟内.石英舟置于管式炉第I 加热区位置,通过设定第I 加热区的温度实现蒸发源温度的控制.大小为6mm ×6mm 的衬底依次置于第I 加热区气流下方,通过调节第II 加热区(第III 加热区未使用)的温度以及衬底与第I 加热区的距离,可实现对衬底温度的控制.调节质量流量计控制载气(进气)流量、调节针阀(pin valve)控制真空泵抽气速度,可实现对样品生长室内压强的控制.通过在载气中添加氧气,实现对样品生长室内的气氛控制.图1化学气相沉积法制备氧化锡纳米结构的实验装置示意图Fig.1Schematic diagram of the experimental apparatus for the growth of tin oxidenanostructures362No.3刘星辉等：化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构1.2.3结构和形貌表征利用扫描电子显微镜(JEOL ⁃6360Lv)对样品表面形貌进行表征,利用丹东敖龙Y2000型X 射线衍射仪(Cu K α,λ=0.15405nm )对样品进行物相分析.通过研究不同生长条件下获得生成物的形貌和微结构(实验参数和对应生成物的形貌特征如表1所示),我们获得两组典型的实验参数,制备出了莲花状和菊花状两种新奇的氧化锡纳米结构,实现了二氧化锡纳米结构的自组装生长.2结果和讨论2.1氧化锡纳米结构和形貌表征图2给出了两种典型氧化锡自组装结构的扫描电子显微镜图像(其相应的实验条件如表1所示).莲花状氧化锡自组装结构的低高倍扫描电子显微镜图像(图2(a 、c 、e)显示,自组装结构由一个个类似莲花的圆盘构成.圆盘的边沿是由许多规则的晶状结构有序排列而成,并留有大量的孔隙,形成了网络状的孔洞结构；而中心区域则被呈放射状排布、直径约为20nm 的纳米线覆盖.通过调整实验参数(如表1所示),比如在载气中通入一定量氧气,获得由纳米带或纳米棒组成的菊花状的氧化锡自组装结构(图2(b 、d 、f).与莲花状氧化锡自组装结构比较,菊花状氧化锡自组装结构中类似莲花状的圆盘结构隐约存在,但被直径较小无序排列的纳米线覆盖,其中心区域则为直径约300-700nm,长约为几十个微米由中心向四周类似菊花辐射排列的纳米棒或纳米带.图3是两种自组装氧化锡纳米结构的XRD 图谱.由图可知,莲花状自组装结构样品的X 射线衍射峰由Sn 和SnO 2两组衍射峰构成,说明莲花状自组装结构除了二氧化锡还含有较多的金属锡.菊花状结构样品的XRD 衍射峰与四方SnO 2晶体的标表1两组氧化锡自组装生长实验条件及其适当调整后所得产物的形貌特征Table 1The experimental parameters for the two types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures and thecharacteristics with respect to the morphologies the products synthesized under thecorresponding experimental conditions图2氧化锡自组装纳米结构的扫描电子显微镜图像Fig.2SEM images of the two typical types of self ⁃assembly tin oxide nanostructures(a),(c),and (e)show the low ⁃and high ⁃magnification SEM images of the lotus flower ⁃shaped tin oxide nanostructure;(b),(d),and (f)show the low ⁃and high ⁃magnification SEM images of the chrysanthemum ⁃shaped tin oxide nanostructure.T source /℃Ar flow rate (cm 3·min -1)p /Pa T substrate /℃O 2flow rate (cm 3·min -1)Character in morphologies Remark 90080 3.99×104800-8500.0lotus flower (Fig.2(a))the first suit 90080-100 1.99×104800-8500.0nanowires (Fig.4(a))pressure ↓90080 3.99×104700-7500.0film (Fig.4(c))T substrate ↓90080 3.99×104400-4500.0particles (Fig.4(e))T substrate ↓9001007.99×1038500.5chrysanthemum (Fig.2(b))the second suit 9001007.99×1039000.5nanowires (Fig.4(b))T substrate ↑9001007.99×1038000.5ribbons (Fig.4(d))T substrate ↓9001003.99×1048500.5rods (Fig.4(f))pressure↑363Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23准衍射峰吻合很好,说明氧化锡菊花状自组装纳米结构主要成份是结晶性好的四方SnO 2相.反应物SnO 在370℃以上,即可发生歧化反应生成Sn 和SnO 2[28].因此,莲花状自组装结构中的Sn 和SnO 2主要来自于SnO 的歧化反应.莲花状自组装结构中心区域的纳米线顶端,或者是生长点有白色纳米颗粒的存在(图2(c)插图),说明此时二氧化锡纳米线的生长遵循气⁃液⁃固生长机理.当载气中有适量氧气存在时,由于高温下O 2会优先与液态或气态的锡反应[26],反应直接生成SnO 2.这样,纳米线的顶端或者生长点没有合金液滴存在,所得纳米线主要成份是四方SnO 2相,顶端没有含锡量高的合金纳米颗粒存在(图2(d)).此时,二氧化锡一维纳米结构的生长遵循气⁃固生长机理.以这两组典型的生长实验参数为基础,适当调整其单个参数,研究所得产物在形貌和微结构上的相应变化,将有助于加强对纳米材料自组装生长过程的控制和生长机理的理解.图4就是通过分别调整两组典型生长实验参数后所得产物的扫描电镜形貌图像(具体参数调整见表1).图4(a 、c 、e)是基于制备莲花状氧化锡纳米结构实验条件所做调整而得产物的扫描电镜图.图4(a)为减小生长室内压强(3.99×104Pa →1.99×104Pa),其他参数不变的情况下获得的样品.由图可知,其形貌迥异于莲花状的结构,为大量长约几十到几百微米,直径约为80-100nm 的SnO 2纳米线,自组装结构消失.如果只升高衬底的温度(800-850℃→850-900℃),而其他参数保持不变的情况下,所得样品也具有类似图4(a)的形貌.图4(c)和图4(e)是依次降低衬底的温度(分别降低约100℃和400℃)后所得样品的形貌图.其中图4(c)所示样品为规则、致密的多晶薄膜,图4(e)中样品由大量尺寸大小约2-3μm 的块状颗粒组成.图4(b 、图3镀金SiO 2衬底上两种自组装结构氧化锡的XRD 谱Fig.3XRD patterns of the two kinds of tin oxide nanostructures(a)the chrysanthemum ⁃shape;(b)the lotus flower ⁃shaps图4控制不同实验条件制得氧化锡产物的SEM 形貌图Fig.4SEM images of the tin oxide products synthesized through adjusting differentexperimental conditions (see Table 1)for the lotus flower ⁃shape (a,c,e);for the chrysanthemum ⁃shape (b,d,f)364No.3刘星辉等：化学气相沉积法制备氧化锡自组装纳米结构d、f)则分别是对第二组实验参数作适当调整后所获得样品的扫描电镜图.其中,图4(b)和图4(d)分别为升高(850℃→900℃)和降低(850℃→800℃)衬底温度,其他参数不变的情况下获得的样品.由图可知,图4(b)显示衬底温度升高时样品由大量的直径约为100nm的纯净SnO2纳米线组成,图4(d)显示衬底温度降低时样品则由径向尺寸约600-700nm的带状结构组成.图4(f)所示样品是增大生长室内压强(7.99×103Pa→3.99×104Pa)后获得的,是由直径约1μm的棒状结构组成,可以看出底层还有大量的颗粒.2.2氧化锡花状纳米结构可能的形成机制实验结果显示,样品生长室内的压强和衬底温度对氧化锡纳米结构的生长及其形貌有比较明显的影响.通过控制这两个条件,可以实现对其结构和形貌控制,从而获得具有不同形貌特征的氧化锡结构.设实验中热源蒸发原子的速率遵从Boltzmann分布,沉积到衬底表面的原子速率为R d,可表示为, R d=p(2πmkT)-1/2[27].其中p为反应物的蒸气压,m是原子质量.沉积速率与再蒸发速率之比R d/R e称为过饱和度.而再蒸发速率与衬底的温度密切相关,温度越高再蒸发速率越快.于是通过对石英管内平衡蒸汽压和衬底温度的调节,就可以得到不同的过饱和度,从而达到可控生长的目的.对于一维纳米结构的生长机理,研究人员已经提出过各种生长模型,如气⁃液⁃固(VLS)模型,气⁃固(VS)模型等等.我们认为实验中二氧化锡纳米结构的生长主要是由于生长过程中SnO的歧化反应导致的VLS生长(当载气中不含氧气时)或VS生长(载气中含有一定量的氧气时).氧化亚锡是一种热稳定性较差的亚稳态物质,在370℃以上就会按下式发生歧化反应：2SnO(s)→SnO2(s)+Sn(l)(1)该式又由两个反应组成[3]:4SnO(s)→Sn3O4(s)+Sn(l)(2) Sn3O4(s)→2SnO2(s)+Sn(l)(3)在实验条件下(900℃),反应生成的Sn由于其较低的熔点(231.9℃),将保持为液态.同时SnO熔点相对较低(1080℃),高温下很容易蒸发.实验中,氧化亚锡和分解产生的Sn以及中间产物Sn3O4首先被蒸发出来.SiO2衬底上的金膜在较高温度时将碎裂成小的金颗粒,这些金颗粒为Sn液滴提供了良好的成核点.因此,Sn液滴将与金颗粒形成Sn⁃Au 合金液滴,随后,这些液滴将吸附Sn与SnO以及Sn3O4的蒸汽,并按(2)式和(3)式反应不断地分解析出SnO2.当衬底温度较低(800-850℃左右)时,沉积速率会较快,Sn⁃Au合金液滴吸附大量的SnO和Sn 以及Sn3O4蒸汽,形成固熔体并迅速长大,发展成为取向不同的岛状结构.当邻近的两个岛发生碰撞并接合时,首先在两岛间建立“桥”(或径)(如图5所示).这个过程显示为液态行为,其结果导致表面能的减小.若表面能与晶体取向无关,它将使表面积减到最小.显然,岛的接合使表面能大量减小,完善的晶面边界的形成使能量进一步减小,导致完善的晶向结构岛的形成.这些结晶形状的岛的继续结合将逐渐变成圆形.正如实验中所观察到的,在圆的外围,由于接合岛的数量较少,留有大量网络状的空洞.中心部位则由于受接合时压缩应力的作用和外来原子的继续蒸积,填充了大量的空洞.同时由于中心位置分解产生的SnO2浓度相对较高,开始自发成核,并不断地吸收周围的SnO2达到过饱和状态从液滴中析出,在Sn的催化作用下生长成为SnO2纳米线,于是就形成了如图2(c)所示的莲花状自组装纳米结构.在这一过程中,如果降低气体压强或升高衬底温度,使沉积到衬底表面上原子的速率不是太快,同时衬底温度合适(800-850℃左右),使衬底上的SnO2原子能在基底上徙动,沿着自由能较低的晶面方向有规则的排列,最终生长成为一维的纳米线(如图4 (a)所示)；如果基底温度稍低(700-750℃),沉积速率快,而且沉积的原子来不及排列好,又有新的原子来到,于是就沿二维方向生长成为多晶薄膜(如图4(c)所示)；若基底温度甚低(500℃以下),沉积原子很快图5“岛”的接合示意图[27]Fig.5Schematic diagrams showing the coalescenceprocess of two islands[27](a)Two adjacent islands,A and B,are disjunct from each other;(b)Islands A and B begin to coalesce,in which a bridge appears firstbetween these two islands.(a)(b)365Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007Vol.23冷却,难以在基底上徙动,这样就制成沿三维方向生长的非晶颗粒(如图4(e)所示).至于菊花状SnO2纳米结构,与莲花状结构具有相似的形成机制.由于载气中混有O2的作用,使沉积到表面的SnO和Sn迅速被氧化成为SnO2(如反应(4)和(5)所示),阻止了其二维方向上的横向生长. Sn(l)+O2→SnO2(s)(4) SnO(s)+O2→SnO2(s)(5)在其他条件不变的情况下,当衬底温度较高(≥850℃)时,由于再蒸发速率较快,成核小,并且沉积的SnO2原子能在基底上自由徙动,沿着自由能较低的晶面方向有规则地排列生长成为一维的纳米线(如图4(b)所示)；若基底温度稍低(800-850℃),过饱和度大,较多的原子聚集生长成很大的多晶核,后来蒸积的原子沿着各个有利于生长的晶面方向择优生长,最终生长成为如图2(d)所示的菊花状结构.衬底温度再低(≤800℃)则可生长得到径向尺寸更大的纳米带、棒甚至非晶颗粒(如图4(d、f)所示).若单独增加平衡蒸汽压也能提高过饱和度,从而制备出尺度较大的棒状结构(如图4(f)所示).3结论采用化学气相沉积法在镀有5-10nm厚金膜的SiO2衬底上,通过控制两组不同的生长条件分别制备出了莲花状和菊花状两种氧化锡的新奇纳米结构.实现了CVD方法的可控生长.我们发现,在其他条件不变的情况下,增加衬底温度或减小平衡蒸汽压,都能减小过饱和度,从而使凝结成的晶核小而均匀,最终生长所得产物尺度较小,且分布均匀；若降低衬底温度或增加平衡压强,则可增加过饱和度,使所得产物尺寸较大,甚至沿二维或三维方向生长成为薄膜或块状颗粒.References1Liu,Z.Q.;Zhang,D.H.;Han,S.;Li,C.;Tang,T.;Jin,W.;Liu,X.L.;Lei,B.;Zhou,C.W.Adv.Mater.,2003,15:17542Liu,Y.;Liu,M.L.Adv.Funct.Mater.,2005,15:573Dai,Z.R.;Pan,Z.W.;Wang,Z.L.J.Am.Chem.Soc.,2002,124: 86734Cheng,B.;Russell,J.M.;Shi,W.S.;Zhang,L.;Samulski,E.T.J.Am.Chem.Soc.,2004,126:59725Shinobu,F.;Hiroaki,I.Crys.Grow.&Desi.,2005,5:10796Wei,J.Y.;Zhu,Y.X.;Xie,Y.C.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2001,17(7):577[尉继英,朱月香,谢有畅.物理化学学报,2001,17(7):577]7Wang,Z.L.;Pan,Z.W.Adv.Mater.,2002,14:10298Zhang,L.D.;Mou.J.M.Nanomaterial and nanostructure.Beijing: Science Press,2001:5,14[张立德,牟季美.纳米材料与纳米结构.北京:科学出版社,2001:5,14]9Ba,J.H.;Polleux,J.;Antonietti,M.;Niederberger,M.Adv.Mater., 2005,17:250910Peng,X.S.;Zhang,L.D.;Meng,G.W.J.Appl.Phys.,2003,93: 176011Hu,J.Q.;Ma,X.L.;Shang,N.G.J.Phys.Chem.B,2002,106: 382312Liu,Y.;Dong,J.;Liu,M.Adv.Mater.,2004,16:35313Zheng,M.J.;Li,G.H.;Zhang,X.Y.Chem.Mater.,2001,13: 385914Arnold,M.S.;Avouris,P.;Pan,Z.W.;Wang,Z.L.J.Phys.Chem.B,2003,107:65915Law,M.;Kind,H.;Messer,B.;Kim,F.;Messer,B.;Yang,P.Angew.Chem.Int.Ed.,2002,41:240516Kolmakov,A.;Zhang,Y.;Cheng,G.;Moskovits,M.Adv.Mater., 2003,15:99717Comini,E.;Faglia,G.;Sberveglieri,G.Appl.Phys.Lett.,2002, 81:186918Scott,R.W.J.;Yang,S.M.;Chabanis,G.;Coombs,N.;Williams,D.E.;Ozin,G.A.Adv.Mater.,2001,13:146819Maiti,A.;Rodriguez,J.A.;Law,M.Nano Lett.,2003,3:1025 20Marcelo,O.;Edson,R.L.J.Phys.Chem.B,2006,110:662121Duan,X.;Lieber,C.M.Adv.Mater.,2000,12:29822Yang,P.D.;Lieber,C.M.Appl.Phys.Lett.,1997,70:315823Wang,Y.H.;Tang,Y.F.Phys.Rev.B,2003,58:1602424Chen,Y.Q.;Cui,X.F.;Zhang,K.;Pan,D.Y.;Zhang,S.Y.;Wang,B.;Hou,J.G.Chem.Phys.Lett.,2003,369:1625Hu,J.Q.;Bando,Y.;Golberg,D.Chem.Phys.Lett.,2003,372: 75826Wang,Z.L.;Pan,Z.W.;Dai,Z.R.J.Am.Chem.Soc.,2002,124: 181727Xue,Z.Q.Physics of thin⁃film.Beijing:Electronic Industry Press, 1991:19-58[薛增泉.薄膜物理.北京:电子工业出版社,1991: 19-58]28Brewer,L.Chem.Rev.,1953,52:1366。