水吸附对WO3纳米线/金电极界面势垒的影响

殷艳玲，唐东升

(湖南师范大学物理与电子科学学院，中国 长沙 410081)

WO3纳米线在电致变色、气敏传感器、锂离子电池、阻变存储器和超导等方面具有显著特性[1-16]，已经成为当今半导体纳米材料研究的热点。WO3的能带结构与水分子的氧化还原能级有特殊的关系：它的价带顶(对空穴来说)高于水分子的氧化能级，故在一定偏压下，WO3中的空穴能够氧化表面吸附的水分子产生O2和氢离子(H+)；而其导带底低于H+的还原能级，故导带底的电子能量不足以使H+还原为H2[17]，导致H+聚集。由于WO3的能带与水分子的氧化还原能级的特殊关系，与水吸附相关的对纳米器件的电学光学性能的研究较多。LIU等人研究了水分子吸附在WO3纳米线表面引起的器件正负光电导之间的转换[18]。WANG等人研究了水分子表面吸附和H+注入对WO3薄膜的结构相变和电学性能的影响[19]。然而，水分子的吸附对纳米结构与金属电极的界面势垒的影响却很少有人关注。因此本文构筑了基于单根WO3纳米线场效应晶体管，探究水吸附在纳米线表面对纳米线与金电极的界面势垒的影响，并改变测试环境，分别在空气、真空、氧气和潮湿空气中对比测试。

1 实验

1.1 WO3纳米线的制备

水热法合成一维纳米结构相比于其它方法(如化学气相沉积法、模板法等)具有操作简单、制备的样品成分和纯度可控等优势，故本文采用了水热法合成WO3纳米线[20-23]。实验试剂：钨酸钠(Na2WO4·2H2O，纯度>99.5%，广东合山化工厂)，盐酸(HCl含量36%～38%，北京化工厂)，柠檬酸(C6H8O7，纯度>99.5%，天津市恒兴化学试剂制造有限公司)，硫酸钠(Na2SO4，纯度>99.0%，湖南省汇虹试剂有限公司)。具体方……