新型准一维SnO2/Sn同轴纳米电缆的制备、物性及氢敏性能应用研究

本项目围绕着同质或异质微纳结构的合成与表征，热动力学分析，场致电子发射测试与分析，阴极射线发光的测试与分析，气体敏感传感器的设计、制备、测试与分析进行了大量的研究工作。其中，根据热动力学理论并结合相关实验探讨和完善了准一维SnO2/Sn同轴纳米电缆的核壳尺度可控生长问题，分析了其具有优异的场发射性能的物理机制，提出了其在构建自加热增强型单根结构气体传感器方面的内在机理；首次通过一部合成法制备出两个边沿被氧化铟纳米牙齿装饰的氧化锌纳米带的一维ZnO/In2O3异质纳米结构，通过二维电子气的相继遂穿理论解释了其具有较好场发射性能的物理机制，对于其阴极射线发光特性通过有限元模拟、异质结构能带理论、氧化锌的带隙及氧空位发光机制进行了合理的解释，并通过ZnO纳米带的VS过程及极性表面效应解释了其生长机制；首次合成出SnO2菊花状及盘状纳米结构，并辅助第一性原理计算得到SnO2的能带结构图谱，有力的佐证了其PL谱中343 nm的发光峰来自于SnO2的直接带隙发光；发现将单个ZnO蘑菇状微米结构作为光学谐振腔时，FP及WG光发射加强两大模式共存机制；对单个ZnO纳米钉结构的阴极射线发光现象辅助二维及三维的时域有限差分仿真模拟进行了详细解释；发现ZnO纳米铅笔阵列、In2O3纳米棒阵列、SiO2纳米尖阵列具有很好的场发射性能继而进行了合理解释；设计并制备出梳状交叉电极及适合单根纳米结构搭载的电极，开展了自组装型SnO2纳米棒气敏传感器对酒精的响应特性的研究，并通过非自组装方法将新合成出的具有较大的比表面特性的单根或多根SnO2 纳米扭折线、In2O3层状纳米线、ZnO双层纳米线结构等集成于梳状交叉电极或适合单根纳米结构搭载的电极上构建出具有较好气敏性能的各式气体传感器芯片。本项目创新性强，具有重要的学术意义与应用价值。研究结果已达国际先进水平。