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本文研究、利用热蒸发化学气相沉积法,可控的制备出氧化锌纳米棒,纳米氧化锌四角锥以及锰掺杂氧化锌纳米棒。在此基础上,并重点研究了用电子束直写方法设计、构建多端纳米传感器,并对器件的性能进行了详尽地研究。主要内容如下:
首先,利用热蒸发锌粉化学气相沉积方法,通过控制生长参数,能够在硅衬底上可控、大量地得到不同形状、尺寸的纳米棒阵列。既可以得到圆柱状的氧化锌纳米棒,也能生长出呈现平整的表面、明锐的棱边,是具有高晶体质量的六棱柱氧化锌纳米棒。
其次,通过锌自催化化学气相沉积方法,得到了形状规则,几何对称性强的纳米ZnO四角锥。在此基础上,将这些四角锥单分散在硅片上。利用电子束直写技术,在单分散的ZnO四角结构与衬底相接触的三个端点上沉积金属电极,形成一种独特的三端传感器。器件性能研究表明,与传统的两端纳米器件相比,这种新型的多端传感器具有提高器件敏感度,尤其是具有区分信号“真”与“伪”的特性。此外,作者研究发现ZnO预吸附一定量水分子后,器件其对氧气的灵敏度有了很大的提升。这对气体传感器的设计与研究提供了一种新的思路。
最后,通过控制生长参数,作者成功的得到了锰掺杂的、具有单晶结构的氧化锌纳米棒。研究发现锰掺杂氧化锌纳米棒样品表现出室温铁磁性,且居里温度高达400 K。此外,作者还研究了锰掺杂氧化锌纳米棒在不同波长激光下的光电流性质。这些结果对于理解稀磁半导体磁性起源及基于稀磁半导体器件的设计和应用起到了积极地推动作用。