[00313911]半导体氧化物纳米结构的可控制备及其场发射、传感性能研究
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类型：
非专利
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已有样品
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完全转让
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国网大武口公司
所在地：宁夏回族自治区石嘴山市
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技术详细介绍
高效率、低功耗、小型化和集成化是当今微纳电子器件的发展趋势和挑战目标。要想实现上述目标，必须要求在纳米尺度上进行多种功能材料构筑、复合，并结合纳米尺度上的物理效应和材料表面、界面的奇异性质对其性能进行研究。该项目在半导体氧化物纳米材料特征结构构筑及其电子场发射和气敏、湿敏传感性能的研究方面做出了系列性和创新性的工作，为半导体纳米材料在新型功能器件中的设计、应用提供了材料储各和技术支撑。主要创新点如下:1.构筑了纳米Zn0与碳纳米管复合结构，发现了其电子场发射性能的超增强效应:在国际上首次用气相输运的方法在多壁碳纳米管薄膜(MWNTs)上生长Zn0量子点和量子线复合纳米结构，场发射研究表明，这种Zn0/MWNTs复合纳米结构具有极大的场增强因子β为8267，低的开启电场。7V/Nm和闻值电场2.3V/Nm。其场发射性能远好于纯的多壁碳纳米管薄膜。2.发现了Zn0纳米线和纳米棒的巨湿敏性现象和宏观尺度Zn。分形纳米结构的超灵敏气体传感性能:首次研究了Zn0纳米结构在湿度传感器上的应用。通过气相输运方法，在含有梳状电极的硅衬底上制各了Zn0纳米线湿敏材料。发现当水分子附着在Zn0纳米材料表面，可以极大改变Zn0的表面态，提高材料的导电性，并且湿敏材料阻值随相对湿度的增加呈线性减少，改变量可达4个数量级，传感器具有极高的灵敏度。首次研究了Zn0树状纳米结构宏观体的H2S气体传感性能。结果显示Zn0树状纳米结构宏观体表现出对硫化氢气体超高的灵敏性和选择性。3.实现了多形貌氧化物半导体微纳结构的可控制各，揭示了纳米材料的生长和调控机制:利用热蒸发，水热合成技术，发现了在多种衬底上制备多形貌氧化物半导体微纳结构的调控方法，揭示和发展了纳米村料的生长机制和可控合成技术。在国际上首次制备了二维生长的Zn0塔状纳米结构，揭示了该纳米塔二维演化机制，并首次实现了Zn0、In203等多种分级纳米构造单元的可控合成。4.构筑了基于石英晶体微天平(QCM)与半导体氧化物纳米材料相结合的超灵敏传感器:首次采用Zn0及把掺杂Zn0纳米结构与QCM相结合构建了湿敏、气敏传感器。湿敏实验结果显示，在40-80%R.H.范围内，最大的频率灵敏度可以达到100Hz/%R.H.。气敏实验显示，在4a-4000ppm范围内:纳米氧化锌对氨气具有高度敏感性。传感器相应时间可以达到55。该项目SCI论文20篇，SCI总引用615次，其中SCI他引578次。8篇代表性论文，SCI总引用376次，SCI他引355次，单篇最高SCI他引128次，授权发明专利3项。研究工作丰富了半导体氧化物纳米材料的研究内涵，在国际纳米科技领域产生了重大影响。Adv.Mat.NanoLett.J.Am.Chem.Soc.等顶级杂志论文都对此做了多次引用和积极评价。项目负责人朱自强教授作为上海市领军人才、教育部创新团队带头人和国家杰出青年基金资助者，研究工作得到了国际纳米材料学和微纳电子器件研究权威专家的肯定。
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