PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的电学性能如图4.38所示。
图4.38 PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的电学性能
（a）一根PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的I-V曲线，测试条件为黑暗环境的室温，其中插图为半对数图；（b）PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的电学稳定性测试（不同形状的点代表不同的测试次数），插图为不同测试次数时，纳米线在 10 V和15 V条件下的电流输出值；（c）PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线通过FIB方法构建的Pt电极，其中插图为该纳米线器件的非平面异质结放大图；（d）CdS/PPy平面P-N异质结纳米线的I-V输出曲线（测试温度为室温，不同强度和光照条件下），其中插图为CdS/PPy平面P-N异质结纳米线的SEM图；（e）PBPB/CdS P-N异质结纳米线阵列I-V输出（测试温度为室温，不同强度和光照条件下），其中插图为PBPB/CdS P-N异质结纳米线阵列的SEM图像
随后，主要研究PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线相对于一般平面P-N异质结材料在电学性能方面的优越性能，主要包括二极管性质和作为纳米器件的电学稳定性能研究。电学方面的性质都是使用Keithly 4200 SCS仪器测试完成的，测试过程中首先要保证纳米器件与外界环境完全隔离，以减少外界各方面环境的变化对测试结果准确性的影响。FIB/SEM对于构建微纳米器件的电极使用非常方便，并且通过该方法构建的电极材料（在这个工作中制作了Pt电极）与纳米线接触的效果非常好，因此，通过聚焦离子束（Focused Ion Beam，FIB）技术制备出与无机和有机两部分都接触牢固的Pt电极用于之后的各种测试。搭建好的PbS/PPy异质结纳米线器件如图4.38（c）所示。通过I-V输出曲线可以发现，PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线在±15 V的条件下整流比（IF/IR）超过100，并且从I-V输出曲线图中也可以清晰地看到它的开启电压约为5 V。
相对于平面异质结而言，非平面异质结使得无机半导体PbS与有机半导体PPy的接触面积大大增加（这个接触面已经不仅仅是纳米线的横截面积），即P-N结的面积明显增加。P-N结面积的增加，在很大程度上可以提高二极管异质结纳米线的整流比。测试结果表明，在黑暗条件的正偏电压下，当PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线在偏压为15 V时，电流高达60 μA。而相对于反偏15 V的电压，通过二极管纳米线的电流只有不到1 μA。对比前人的研究结果来看，CdS/PPy异质结纳米线的整流比在5.76 mW/cm2的光照下只有13左右（±10 V），同时，I-V曲线中的电流也只维持在pA级别。另外，PBPB/CdS异质结纳米线阵列的整流比相对较高，在45.8 mW/cm2的光照下能够达到130左右，但是PBPB/CdS异质结纳米线阵列的导电能力却只有PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的8～10倍。另外，PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线在正偏电压下的导电能力甚至超越了很多纯无机材料。微电子元件的长期稳定性在实际应用中一直很受关注，这是其是否具有实际应用价值的基本评判标准之一。PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线器件稳定性测试如图4.39所示，在经过多次电学性能测试之后，多次的I-V曲线总体还都表现出较好的可重复性。同样，在选定的电压下（10 V和15 V），电流测试结果都基本维持在同一个水平。PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线表现出一个长期稳定态势，使得它可能在某些微纳米器件中成为一个关键零部件。
最后，进一步研究了PbS/PPy非平面P-N异质结二极管纳米线在外加电场的作用下的I-V输出曲线的变化情况。当选定外加电场分别为60 V、40 V、20 V、0 V、-20 V、-40 V和-60 V时（即电压步阶设为20 V），二极管纳米线的开启电压也随之发生了明显的变化（图4.39）。简而言之，随着外加电场的降低，开启电压随之提高（在X轴上表现为向右移动）。当外加电场的电压为正值时，PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的开启电压都小于0 V；当外加电场的电压为0时，PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的I-V曲线与前面描述的情况是一致的，开启电压在5 V左右，I-V曲线是一个明显的二极管纳米线的曲线；当外加电场的电压小于0 V时，PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线的开启电压在0 V的基础之上有小幅度的增加，即可以通过外加电场大小的轻易改变，来实现二极管纳米线开启电压的变化。
图4.39 单根PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线场效应I-V输出曲线（插图为PbS/PPy非平面P-N异质结纳米线通过FIB方法构建的Pt电极的SEM图像）
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