中文摘要：

采用气相沉积法研制直径均一的超细ZnO纳米线阵列；通过离子注入等技术调控ZnO纳米线的电子浓度，从而控制ZnO纳米线的电阻率．研制ZnO纳米线阵列场电离气敏传感器，深入研究该器件对一氧化碳的选择性探测。利用氦离子对定向ZnO纳米线阵列顶部进行辐照微细加工，调制纳米线顶端形貌，降低场电离传感器的工作电压．另外，采用离子束辅助沉积在纳米线表面形成CuO纳米颗粒,研制经表面修饰的一维ZnO纳米线电阻型气敏传感器以提高材料的气敏能力和对气体的选择性，期望获得具有良好气敏特性的一维ZnO气体传感器，为其在安全，生产，化工和国防等领域的应用提供科学依据和技术支持。

结论摘要：

CO是一种无法用五官感知的有毒气体，空气中含量仅为万分之五就会使人中毒。对CO及其它有毒或易燃、易爆气体泄漏的及时高灵敏度检测至关重要。本项目采用热蒸发CVD法及水化学法研制出超细（15-20nm）ZnO纳米线、定向纳米线阵列及Bi2O3纳米管（直径4-7nm）和其它高比表面积ZnO空心纳米结构及二维Bi2O3纳米片（厚5nm）。它们既是气敏传感器的也是光催化、太阳能电池等领域的优良材料。采用低能离子注入增强了ZnO薄膜、ZnO纳米线的电子输运性能；N+离子注入和N+对纳米杆顶部进行微细加工，调制了ZnO纳米杆的间隙Zn缺陷浓度和促使ZnO纳米杆顶部尖锥化，有利于增强场离化气敏特性。内外表面密集生长有ZnO纳米线的空心ZnO球状结构的电阻变化型气敏特性研究显示出这种高比表面积的ZnO纳米结构在420℃时具有高的灵敏探测响应。CO、H2等多种有毒、易燃的易爆气体分别与空气的混合气在不同浓度及不同气压下ZnO纳米线阵列的场离化击穿特性研究揭示，这种场离化型的气敏传感器对CO等气体具有高的探测灵敏度并可鉴别泄漏气体的种类，展现了对CO等气体的高灵敏、选择性探测前景。此外，基于薄膜晶体管和纳米线场效应晶体管的重要研究价值和应用前景，我们还研究了不同金属掺杂和不同纳米材料掺入对In2O3纳米线场效应管和非晶氧化铟锌（IZO）薄膜晶体管特性的增强效应。通过调制Mg的掺杂量研制出载流子浓度和开启电压可控的低功耗、增强型、电流达0.5mA、开关电流比超过109的单晶In2O3纳米线场效应晶体管，单根纳米线器件的迁移率可达200 cm2/V？s以上。采用掺入柔韧性较强、导电性能优良的碳纳米管，研制出迁移率高达140 cm2/V？s非晶IZO薄膜晶体管（文献报道的迁移率仅1-10 cm2/V？s）。碳纳米管的掺入还大大增强了在聚酰亚胺塑料衬底上制备的非晶IZO薄膜晶体管的抗弯曲抗疲劳特性。本项目的研究结果为CO等有毒易燃气体的高灵敏度选择性探测气敏传感器和高性能纳米线场效应晶体管及薄膜晶体管的深入研究与应用提供了科学依据和技术支撑。项目执行期间已在Nano Letters 和ACS Nano 等SCI收录期刊发表学术论文13篇，国内核心刊物4篇；培养毕业博士生2人，硕士生5人。