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二氧化锡(SnO2)是一种典型的宽带隙(Eg=3.6V)氧化物半导体材料,因其优良的光电性能、气敏特性以及热化学稳定性在陶瓷、透明导电玻璃、发光材料、平板显示器、太阳能电池、气敏传感器、催化剂等方面有广泛的应用。构筑SnO2低维纳米结构材料并进行异质离子掺杂对Sn02的晶体结构、电子能带结构和电磁传输特性都具有重要的影响,可以进一步提升材料的热化学稳定性、改善其光电性能指标,是目前材料科学领域的研究热点。论文选用过渡金属离子和三价稀土离子作为掺杂元素,通过水热法合成多种形态SnO2基低维纳米结构材料,利用纳米材料自身的优势并结合掺杂改性技术,进而拓展其在光学、电子学以及光电子学等领域中的应用。主要研究内容和结论如下:1、采用柠檬酸盐前体辅助共沉淀(CPACP)技术合成了 Co和Mn-Co共掺杂的SnO2纳米颗粒。通过X射线衍射(XRD),高分辨率透射电子显微镜(HRTEM),能量色散X射线荧光光谱仪(EDX),X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱的测量和分析证实了 Co和Mn离子成功掺入SnO2主晶格中而不改变其固有的金红石结构。制备的样品的平均晶粒尺寸在8-12nm的范围内。单一 Co2+掺杂的SnO2样品中,磁化随着Co2+离子浓度增加而增加。过渡金属Mn可以调节Co2+掺杂的SnO2样品的磁信号。添加适量的Mn可以提高磁化强度;随着Mn2+离子浓度的增加,(Mn,Co)共掺杂SnO2纳米颗粒的磁性逐渐从铁磁性变为超顺磁性。特别是,当掺杂Mn2+离子过量时,样品Sn.83Mn0.12Co0.05O2表现出抗磁性。2、基于碳模板法合成不同浓度Sm3+掺杂SnO2中空球。通过热重分析(TGA),XRD,扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱检测SnO2空心球的形态、组成和微观结构。基于TGA和XRD数据,发现最佳煅烧温度约为750℃。Sm3+掺杂SnO2空心球的直径约为120nm,壳厚约为25nm,实际上由大量Sm3+掺杂的Sn02纳米颗粒组成,平均晶粒尺寸在9.6-13.2nm范围。Sm3+掺杂SnO2中空球本质上是SnO2作为主体的敏化发光结构。光致发光(PL)测量清楚地显示黄色-红色区域中的三个强可见发光峰,其中610nm附近的红色发射是最强的。结晶度、形态、尺寸和PL发射强度敏感地受到Sm3+的掺杂浓度的影响,最佳掺杂在4.5at.%。以上研究表明过渡金属离子掺杂和三价稀土离子掺杂分别在调控SnO2基稀磁半导体磁性和敏化发光体发光性能方面发挥重要作用,这对于开发SnO2基多功能自旋电子器件的铁磁半导体和实现SnO2基发光材料在生物标签、LED、显示器等领域的应用是有益的。图[32]表[7]参[126]