氧化錫納米結構的合成、表征及乙醇傳感性能
氧化錫（SnO2）作為一種寬帶隙的n型半導體備受矚目。其在氣體傳感器、燃料基太陽能電池、透明導電電極和光電器件等領域展現出了巨大的潛力。
為了合成氧化錫納米結構，采用了熱蒸發法，并将其在矽襯底上進行生長。
n型矽片被用作氧化錫納米結構的襯底，通過使用溶液清潔原子級的矽基底，異丙醇的超音波振動幫助去除灰塵和有機物質，10%HF溶液則用于消除油脂和無機雜質，以及天然SiO2的去除。
射頻濺射是在1×10^-6毫巴的壓力和100瓦的功率下，在矽表面上沉積金催化劑薄膜。
在高溫條件下，采用熱蒸發法生長氧化錫納米結構。實驗使用了一個裝置，該裝置包含一個安裝在卧式管式爐内的石英管。
石英管的中心放置有一個氧化鋁坩埚，坩埚内填充了分析純的SnO2和石墨粉末（比例為4：1），在距離源一定距離的位置上塗覆了含有Si和Au的Si基闆。
通過引入氮氣載氣并保持100sccm的流量來提供氣氛，然後在1050°C下加熱爐子進行了長達2小時的實驗。在反應過程中，氧化錫納米結構在基闆表面生長。
完成實驗後，将基材冷卻至室溫，并從爐中解除安裝。然後對合成的氧化錫納米結構進行了全面的表征和分析。使用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡，觀察納米結構的形貌和内部結構。
通過X射線衍射顯微鏡，分析了其晶體結構，能量色散X射線光譜提供了樣品的成分資訊。最後進行了紫外-可見光譜分析，研究其光學性質。
在傳感器制造領域，Si襯底被廣泛應用。一種常見的制造方法是在Si襯底上熱生長氧化矽層，厚度約100nm。
接着，采用R.F.濺射工藝在SiO2上沉積金電極。為了形成電極，使用陰影掩模技術進行精确加工。
制備的SnO2納米線經過超聲處理，從Si襯底上劃傷并轉移至IPA溶液中進行分散。在這一步驟之後，這些分散的氧化錫2納米線被轉移到預制的金電極上。
為了進一步研究單個SnO2納米線的I-V特性以及其在乙醇氣體傳感方面的特性，這些納米線與SnO2傳感器電極之間通過納米橋接在300°C的空氣中進行1小時的退火處理。
在Au / Si襯底上，成功實作了大面積均勻生長SnO2納米線。這些納米線的橫向尺寸被精确控制，取決于沉積參數的調控。典型長度為2納米的氧化錳納米線達幾十微米，直徑則在納米級别範圍内。
同時，在Si襯底上也觀察到了SnO2納米棒的形成。這些棒狀納米晶須稀疏地分布在基闆上，平均長度約為幾微米。
通過衍射實驗，證明了SnO2納米線和納米棒的整體晶體結構和相純度。所有的衍射峰能夠完美地與SnO的四方金紅石結構進行索引，晶格常數為a=4.740 Å和c=3.190 Å。
在樣品中未觀察到任何雜質特征峰，例如元素Sn或其他錫氧化物的存在。這表明通過該合成方法成功獲得了結晶良好的SnO2産物，其強烈而尖銳的反射峰為進一步應用提供了堅實的基礎。
在2Au/Si襯底上合成的氧化鉸納米線進行了EDX分析，結果顯示合成産物由Au、Sn和O元素組成。
對于2Si襯底上的納米棒，EDX分析表明僅存在Sn和O元素，而SnO的存在不受其位置的影響。雜質元素如C和Cu出現在EDX光譜中，是由于Cu網格和Cu網格上的碳膜造成的。
在SnO的尖端發現了一個多邊形的顆粒，這為SnO生長的過程提供了有力的證據。這些納米線的生長受氣-液-固機制的控制，其直徑估計約為25nm。
在整個Si襯底中生長的納米棒的直徑并不均勻，其中兩個納米棒直徑較小，而SnO尖端則沒有Au納米顆粒或其他催化劑。
這支援了納米棒通過氣固（VS）機制生長的觀點，并且不同納米棒的直徑估計在80 nm至350 nm之間。
在對單個SnO納米線進行高達200°C的溫度下的I-V特性測量時，發現其I-V曲線并沒有顯示明顯的差異。單個SnO納米線的電阻約為50 MΩ。
當高溫達到200°C時，采用吉時利靜電計記錄傳感器對環境中乙醇蒸氣的響應，并借助串聯計算機記錄其反應情況。
這些傳感器的反應記錄不僅涵蓋了空氣環境下的資料，還包括了乙醇蒸氣存在下的測量結果。在一個約100升容量的測試室中，當加入0.5毫升乙醇時，乙醇蒸氣的濃度達到5ppm。
實驗結果表明，乙醇的存在導緻SnO2納米線電阻發生顯著變化，從原先的50 MΩ降至20 KΩ，其中空氣中的電阻為50 MΩ，而乙醇中的電阻則為20 KΩ。
通過在100升容量的測試室中滴加不同量的乙醇（200.300毫升，0毫升和5.1毫升），獲得了不同濃度的乙醇氣體，即1 ppm，5 ppm和5 ppm。
在此過程中，傳感器的響應與乙醇氣體濃度呈線性增加，且波動較小，這種線性依賴性為SnO2納米線傳感器在檢測乙醇氣體方面提供了更加準确的應用。
