Cu_2O纳米线阵列及双向纳米器件制备

【摘要】在无机半导体材料中金属氧化物半导体因为其特殊的化学和物理性质,受到越来越多的关注。并且它们是地球上最常见的矿物,与Si材料一样原材料丰富。纳米材料作为近代科学史上的一项重大发现,已成为材料科学研究领域的前沿和热点,在信息、医疗、自动化、能源以及人类生活等方面引起了许多新的变化。金属氧化物纳米结构是上述两个重要领域的结合,是目前纳米技术研究工作的热点之一。其中氧化亚铜因其独特的物理性质及应用潜力,成为一种热点研究材料。本论文研究立足于用简单的设备,在铜基底上生长出氧化亚铜一维纳米材料,并探索该材料电学特性,制成器件。主要开展以下工作：1、氧化亚铜纳米线阵列的合成。用铜基底和氢氧化钠溶液、过硫酸铵溶液为反应物在室温下合成氢氧化铜一维纳米材料前驱体,加热分解最终生成氧化亚铜纳米结构。用XRD、SEM、TEM和HRTEM对所合成的材料进行表征,测试了材料形态、结构和组成。考察了氢氧化铜-维纳米材料在铜片上形成的纳米线阵列的形貌特征和氧化亚铜纳米线阵列的整体形貌特征。提出了两步加热法,优化了制备过程,制备出一种全新形貌的纳米结构,从而在普通纳米线基础上进一步提升了有效比表面积。模板形貌为直径100nm的光滑纳米线,得到的链珠状结构形貌发生了改变,在模板形貌的基础上产生了表面起伏,半径从50nm到200nm之间变化,在同样的体积下表面积大幅提高,增加了一倍。通过对氢氧化铜纳米线前驱体进行300℃和500℃两种温度下的加热反应,实现了非原位转化,即生成物形貌与前驱体形貌发生了变化。链珠状结构比光滑纳米线表面积增加了大约一倍,且得到的样品为氧化亚铜单晶结晶性好。2、初步探索了氧化亚铜与金属的接触特性,有三种接触效应：阻变效应、欧姆接触和肖特基接触,本文主要研究了肖特基接触。与Cu20接触能形成肖特基接触的金属有Ti、Al、Cu、Ru等。我们选择半导体工艺中最常使用的金属Cu和A1分别作为底电极和顶电极,在Cu20两边同时形成肖特基接触。本文中制备出的氧化亚铜纳米线阵列是在Cu基底上生长的,剩余的Cu与Cu20纳米结构自然形成了接触,直接作为底电极。在表面再蒸一层铝作为顶电极,得到的器件相当于两个肖特基二极管正极相接,反向串联,器件表现出了很好的触发特性,在输入电压达到18V以上时会出现转折现象,并对器件工作原理做了解释。上述器件反向电流与器件面积有关,值比较大不适合用作稳压二极管。为了制备出稳压管在Cu20与Al之间加入了一层Ti02构成PN结进行改良,制成的器件稳压效果明显。
【作者】马国富；
【导师】刘肃；
【作者基本信息】兰州大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】氧化亚铜；链珠状；两步加热法；双向纳米器件；

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