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单晶介孔PbTiO_3纳米线制备及电输运特性研究
单晶介孔PbTiO_3纳米线制备及电输运特性研究
摘要：
本文通过溶胶-凝胶法结合模板剥离法制备了单晶介孔PbTiO_3纳米线，并研究了其电输运特性。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品的形貌和晶体结构进行了表征。研究结果表明，所制备的单晶介孔PbTiO_3纳米线具有均匀的直径和长径比，晶体结构为正交晶系。进一步，通过四探针测量技术研究了PbTiO_3纳米线的电输运特性，发现了其非线性电阻特性和场效应效应。研究结果对于了解单晶介孔PbTiO_3纳米线的电输运机制具有重要意义。
关键词：单晶介孔PbTiO_3纳米线；制备；电输运特性；非线性电阻；场效应
1.引言
纳米材料在过去几十年中引起了广泛的研究兴趣。这是因为纳米材料的特殊物理和化学性质使其具有许多在传统材料中所不存在的特性。其中，单晶介孔纳米线因其具有高比表面积和尺寸限制效应而受到关注，并在光电器件、传感器和信息存储等领域展示出广泛的应用潜力。
钛酸铅（PbTiO_3）是一种重要的铁电材料，具有优良的铁电和铁磁性能。近年来，多个研究团队通过溶剂热法、水热法和模板剥离法等方法制备了PbTiO_3的多种形貌和尺寸的纳米结构。然而，目前对于单晶介孔PbTiO_3纳米线的制备和电输运特性的研究还比较有限。
本文通过溶胶-凝胶法结合模板剥离法成功制备了单晶介孔PbTiO_3纳米线，并对其进行了形貌和晶体结构的表征。进一步，通过四探针测量技术研究了其电输运特性，探索了其非线性电阻和场效应效应。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验中所使用的前驱体包括铅乙二醇醚酸盐（Pb（OC_2H_5）_2）、钛酸四正丁酯（Ti（OC_4H_9）_4）和正丙醇（C_3H_7OH）。首先，在搅拌磁子的搅拌下将Pb（OC_2H_5）_2、Ti（OC_4H_9）_4和C_3H_7OH混合，得到均匀的溶胶溶液。然后，将溶胶溶液转移到恒温槽中，在搅拌下加热至60℃，同时滴加少量乙酸溶液。保持搅拌和加热直到生成凝胶。
2.2模板剥离法制备纳米线
在制备的凝胶中添加适量的聚苯乙烯颗粒作为模板。将混合物转移到离心机中进行离心分离，得到沉淀。将沉淀进行洗涤和干燥，然后放入炉中进行热处理。通过高温热处理可以剥离掉聚苯乙烯颗粒的模板，得到单晶介孔PbTiO_3纳米线。
2.3样品表征
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对样品的形貌进行观察和分析。通过X射线衍射（XRD）对样品的晶体结构进行分析。
2.4电输运特性研究
将制备的PbTiO_3纳米线样品固定在玻璃基板上，并使用四探针测量技术对其电输运特性进行研究。
3.结果与讨论
通过SEM和TEM观察，得到的单晶介孔PbTiO_3纳米线具有均匀的直径和长径比，且纳米线表面光洁度良好。XRD分析结果显示，所制备的纳米线为正交晶系，晶体结构完全。
进一步的电输运特性研究表明，PbTiO_3纳米线表现出非线性电阻特性。在低电压下，随着电压的增加，导电行为逐渐变得非线性。另外，当施加外加电场时，PbTiO_3纳米线的电阻变化明显，表现出场效应效应。
4.结论
本文成功制备了单晶介孔PbTiO_3纳米线，并详细研究了其形貌、晶体结构和电输运特性。研究结果表明，所制备的纳米线具有均匀的直径和长径比，且晶体结构为正交晶系。进一步研究发现，PbTiO_3纳米线表现出非线性电阻特性和场效应效应。这些发现对于深入了解单晶介孔PbTiO_3纳米线的电输运机制具有重要意义，同时也为其在光电器件、传感器等领域的应用提供了基础。
参考文献：
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