鉍、鉛及其合金納米線在焦耳自加熱過程中的熔化行為.pdf

1、隨著電子器件的小型化，對(duì)組成器件的元件也提出了更高的要求，而納電子元件由于具有較小的體積和優(yōu)異的電學(xué)特性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，一維金屬納米材料，特別是金屬納米線作為納電子器件的重要組成部分，不僅具有連接功能而且還具有特殊的電學(xué)特性。然而，在器件的使用過程中，由于焦耳加熱金屬納米線勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，可能導(dǎo)致其自身的熔化甚至熔斷，從而影響器件的正常工作。本課題旨在模擬金屬納米線在納電子器件中的電路環(huán)境，將模板法制備的鉍、鉛及其合金納

2、米線陣列放置在特定的電路中，根據(jù)焦耳加熱實(shí)現(xiàn)其納米線陣列自身的熔化，并且由此過程分析其電阻的變化，從而反映出納米線陣列的熔化行為，隨后再使用多種表征手段對(duì)其進(jìn)行形態(tài)演變的觀察，主要的工作內(nèi)容如下:
　　首先，采用氧化鋁模板法成功制備出了鉍、鉛及其合金納米線陣列，并使用透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射儀(XRD)等多種表征方法對(duì)納米線陣列實(shí)驗(yàn)前后的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析;
　　其次，研究了金屬納米線在一次焦耳自加熱過程中

3、的熔化行為。先采用快速測(cè)量的方法判斷出鉍、鉛納米線陣列的起始熔化電壓，大約在20V～30V之間，再對(duì)其納米線陣列固定40V的電壓并長(zhǎng)時(shí)間加熱，最終得出其R-t曲線。結(jié)果表明:鉍和鉛納米線陣列在一次電壓為40V的焦耳自加熱過程中熔化都比較徹底，其電阻隨著時(shí)間的推移先快速增加再緩慢增加，直到達(dá)到吸熱和放熱的動(dòng)態(tài)平衡，電阻在很小的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。隨后，在以每次增加5V并保持5分鐘直到60V的增壓過程中，鉍納米線在增加電壓的瞬間表現(xiàn)出了電阻的先

4、下降后增加，而鉛納米線則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這可能與鉍的半金屬特性以及鉍金屬團(tuán)簇的分解有很大的關(guān)系;
　　最后，探索了同一樣品進(jìn)行多次焦耳自加熱的熔化行為。研究的表明:在鉍納米線的每次加熱過程中，其電阻的變化趨勢(shì)類似，每次增加電壓都會(huì)出現(xiàn)團(tuán)簇分解的現(xiàn)象;而鉛納米線陣列的二三次加熱過程類似，但不同于一次的加熱過程;結(jié)合TEM分析得出:鉍納米線會(huì)隨著加熱次數(shù)的增加出現(xiàn)顆粒細(xì)化的現(xiàn)象，而鉛納米線在一次加熱顆?；蟊憩F(xiàn)的細(xì)化現(xiàn)象不明顯，鉍鉛