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二氧化锡纳米线的生长机理研究木 宗福建，李立君，崔晓东，马洪磊，马 瑾，张锡健，计峰，肖洪地 (山东大学物理与微电子学院，山东济南250100) 摘要： 使用水平石英管式电炉，以二氧化锡和石墨 2实验 的混合物为原材料、高纯氮气为栽气，在850℃温度 下用直接热蒸发法制备二氧化锡纳米线．衬底硅片的直 用气相输运法在常压及较低的温度(850℃)下， 径为10lI吼，其上覆盖一层5nm厚的金催化剂．原材料 以高纯N2作载气，以二氧化锡与碳粉的混合物为源材 放在石英舟中，离原材料30II吼的下风口处放置硅衬料，在以金为催化剂的硅衬底上制备了高质量的二氧化 底，原材料和硅衬底都放置在石英管的中部电炉的恒温 锡纳米线。在硅衬底上镀5nm厚的Au膜作为催化剂。 区内．用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(rIEM) 观察到二氧化锡的纳米线结构；X射线衍射(Ⅺ①)表明 英舟中，然后把石英舟推到水平石英管高温电炉的中央 二氧化锡纳米线具有四方金红石结构：选区电子衍射 恒温区，同时把Si衬底放到石英舟的下风向以沉积薄 (sAED)照片表明二氧化锡纳米线具有完善的晶体结 构．不同生长时间下制备样品的扫描电子显微镜和透射 电子显微镜照片再现了二氧化锡纳米线的生长过程，该 温电炉的出气口保持半封闭状态。反应结束后，继续通 纳米线的生长符合传统的VLS生长机制． 关键词： 二氧化锡；纳米线；生长机理 衬底样品表面上生长了一层白色须状物质。 中图分类号： TN304；TM23；TB34文献标识码：A 文章编号： 1001—9731(2007)增刊一2662．04 1 引 言 的表面形貌和微结构特征。通过控制反应时间，再现了 Sn02是一种具有宽直接带隙的n型半导体材料，也二氧化锡纳米线生长的全过程，从而对其生长机制做了 是最早具有商业价值的透明导电材料。标准的单晶Sn02研究。 是四方相的金红石结构【1】，其晶格常数为口=6= 3结果与讨论 0．4738nm，c=O．3188nm。与ZnO相比，Sn02具有更宽 的带隙和更高的激子束缚能【2_5】。Sn02及其掺杂薄膜具 图l为二氧化锡样品的X射线衍射谱，最强的3 有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极 强的耐腐蚀性。Sn02薄膜已广泛地应用于透明导电玻 璃、太阳电池、平板显示器、高温电子器件和气敏传感 器等领域。近年来Sn02薄膜由于在蓝光、紫外光发光二 极管(LED)、激光器(LD)、紫外(UV)探测器和氧化 物透明电子学等领域具有重要的潜在应用前景，引起了 人们的广泛注意，成为当前国际上重要的研究课题之 一。几年来，随着纳米技术的发展，一维结构的Sn02 由于具有优异的光学、电学特性，在光电子器件、紫外 (Uv)激光系统等众多领域具有广阔的潜在应用前景， 9 引起了人们的广泛关注。 Z州lJ 现已经用不同技术成功地制备出了Sn02纳米线、纳 图l 样品的x射线衍射谱 米带、纳米棒、纳米颗粒和量子点，用SEM、阳玎BM、 F蟾1XRDpattc釉ofsanlple 说明制得的样品为四方相的金红石结构二氧化锡， )a王D、R姗锄、FI讯和EDX等技术表征了Sn02纳米材料 dif№tionfile me 的结构性质睁161，研究了Sn02纳米线的PL谱性质㈣181、与JCPDS文件(Powder compiledby