采用化學(xué)氣相沉積法制備單晶體氧化鋅微/納米帶,通過銀膏將其固定在鍍有二氧化硅絕緣層的硅基板上,用鍍有鉑金屬的導(dǎo)電原子力顯微鏡探針觸碰單晶體氧化鋅微/納米帶,構(gòu)成測量回路。通過試驗(yàn)獲得氧化鋅微/納米帶電阻與其長度呈非線性關(guān)系,并且當(dāng)長度到達(dá)切斷長度時(shí),微/納米帶電阻突然增大;試驗(yàn)測得切斷長度為17.5μm,且切斷長度附近的電阻與長度關(guān)系也是非線性。建立氧化鋅微/納米帶的平面導(dǎo)電模型,說明在氧化鋅微/納米帶中電子傾向于在主導(dǎo)電平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。分析得出單晶體氧化鋅微/納米帶晶格面的各向異性是使其電阻與長度呈指數(shù)的增長關(guān)系的主要原因,與試驗(yàn)相符。此外,通過向氧化鋅內(nèi)摻雜Bi₂O₃、Co₂O₃等雜質(zhì)發(fā)現(xiàn),雜質(zhì)的加入能使氧化鋅微/納米帶的電阻與長度的非線性關(guān)系發(fā)生改變。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016,52(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

AFM探針測量氧化鋅微/納米帶電阻示意圖(插圖為AFM探針與氧化鋅接觸時(shí)的光學(xué)圖像)

?叩?測量。原子力顯微鏡的一大特點(diǎn)就是能選擇與氧化鋅微/納米帶的接觸位置，這樣可以在測量中保持一個(gè)恒力以減小系統(tǒng)誤差。在圖3a中標(biāo)記的十字位置上施加負(fù)偏壓獲得的一系列的電流電壓曲線，如圖4所示。測量從納米帶銀膏固定一端開始，到納米帶的自由端為止。所有的電流-電壓曲線顯示出不對稱的曲線形狀，正如圖1所示在正向偏壓條件下肖特基勢壘為負(fù)電位。而且，隨著長度的增加導(dǎo)電性會(huì)減弱。然而，從這些曲線中還不能下一個(gè)確定的結(jié)論，而且單晶體微/納米帶的電阻與它的長度的定量關(guān)系也需要進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。圖2高分辨率透射電子顯微鏡下氧化鋅微/納米帶圖像整個(gè)測量回路呈現(xiàn)一個(gè)金屬-半導(dǎo)體-金屬的結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的電阻由半導(dǎo)體微/納米帶電阻和肖特基電阻組成，這也是導(dǎo)致電流-電壓曲線呈非線性的主要原因。不對稱的電流-電壓曲線形狀是因?yàn)檠趸\微/納米帶元件擁有一個(gè)叫金屬-半導(dǎo)體-金屬的結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的電阻由半導(dǎo)體電阻和肖特基電阻組成，通過鍍鉑探針和氧化鋅微/納米帶接觸形成(它由鉑金屬原子力顯微鏡探針和氧化鋅微/納米帶接觸形成半導(dǎo)體帶和肖特基接觸)。另一端的微/納米帶，在銀膏和氧化鋅微/納米帶的接觸地方符合歐姆定律，而且這個(gè)電阻小到可以忽略不計(jì)。從這個(gè)設(shè)計(jì)所得到的電流電壓曲線可知，它的特性就是典型的非線性電流電壓，這是因?yàn)榕c氧化鋅微/納米帶電阻相比肖特基勢壘起到更大的作用。因?yàn)樵谕粶y量電路中，無論連入電路中的氧化鋅微/納米帶長度怎么變化，其肖特基接觸電阻是不變的，而微/納米帶的電阻來源于整個(gè)環(huán)路的電阻減去肖特基勢壘，它是一個(gè)測量電阻，并且是在當(dāng)導(dǎo)電原子力顯微鏡探針在包括0長度的微/納米帶上獲得電流電壓曲線時(shí)出現(xiàn)的。(a)納米帶上測量位置圖示(b)測量氧化鋅電阻?

月2016年6月戴冰等：單晶體氧化鋅微/納米帶電阻與長度的特性研究201個(gè)樣本的表面非常平整。通過原子力顯微鏡接觸模式建立了微/納米帶表面與鍍鉑導(dǎo)電探針之間的物理接觸，這樣閉合電路就能夠完成電流電壓曲線的測量。原子力顯微鏡的一大特點(diǎn)就是能選擇與氧化鋅微/納米帶的接觸位置，這樣可以在測量中保持一個(gè)恒力以減小系統(tǒng)誤差。在圖3a中標(biāo)記的十字位置上施加負(fù)偏壓獲得的一系列的電流電壓曲線，如圖4所示。測量從納米帶銀膏固定一端開始，到納米帶的自由端為止。所有的電流-電壓曲線顯示出不對稱的曲線形狀，正如圖1所示在正向偏壓條件下肖特基勢壘為負(fù)電位。而且，隨著長度的增加導(dǎo)電性會(huì)減弱。然而，從這些曲線中還不能下一個(gè)確定的結(jié)論，而且單晶體微/納米帶的電阻與它的長度的定量關(guān)系也需要進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。圖2高分辨率透射電子顯微鏡下氧化鋅微/納米帶圖像整個(gè)測量回路呈現(xiàn)一個(gè)金屬-半導(dǎo)體-金屬的結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的電阻由半導(dǎo)體微/納米帶電阻和肖特基電阻組成，這也是導(dǎo)致電流-電壓曲線呈非線性的主要原因。不對稱的電流-電壓曲線形狀是因?yàn)檠趸\微/納米帶元件擁有一個(gè)叫金屬-半導(dǎo)體-金屬的結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的電阻由半導(dǎo)體電阻和肖特基電阻組成，通過鍍鉑探針和氧化鋅微/納米帶接觸形成(它由鉑金屬原子力顯微鏡探針和氧化鋅微/納米帶接觸形成半導(dǎo)體帶和肖特基接觸)。另一端的微/納米帶，在銀膏和氧化鋅微/納米帶的接觸地方符合歐姆定律，而且這個(gè)電阻小到可以忽略不計(jì)。從這個(gè)設(shè)計(jì)所得到的電流電壓曲線可知，它的特性就是典型的非線性電流電壓，這是因?yàn)榕c氧化鋅微/納米帶電阻相比肖特基勢壘起到更大的作用。因?yàn)樵谕粶y量電路中，無論連入電路中的氧化鋅微/納米帶長度怎么變化，其肖特基接觸電阻是不變的，而微/納米


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