鎳和氧化鎳有序孔陣列的構筑及其性能研究.pdf

1、納米技術已經(jīng)從對納米材料的合成及其基礎性質(zhì)的探索，發(fā)展到利用不同維度納米材料獨特的性質(zhì)進行生產(chǎn)應用的研究。近年來，納米材料的新研究熱點已逐漸轉向二維有序納米結構陣列的合成及其性質(zhì)研究。目前，對于二維有序納米陣列結構的研究已逐漸成為材料科學研究的前沿重要課題，在光學，光子學，光電子器件，磁學，信息科學，傳感器，催化，數(shù)據(jù)存儲，熱電，生物技術等方面都有著很好的發(fā)展應用前景。二維有序納米陣列結構是納米材料體系的重要組分，是指在二維空間內(nèi)選擇相

2、應的納米結構單元（如顆粒、團簇、納米級孔洞、納米絲）按一定規(guī)律組成的對應結構體系。
　　本論文中采用單層膠體晶體模板技術，利用恒電流沉積、熱氧化處理和磁控濺射等方法，合成宏觀尺度上有序的納米孔陣列結構，并研究其結構相關的物性。論文重點探究了有序孔陣列結構的控制與合成方法，探索與陣列體系結構相關的性質(zhì)。研究的內(nèi)容如下:
　　1、Ni及Ni-Pt合金有序孔陣列的構筑及磁性研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，采用恒電流沉積的

3、方法在ITO基底上構筑了單質(zhì)Ni，還在柔性的PET/ITO基底上構筑了Ni和Ni-Pt合金有序孔陣列結構。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、能譜儀(EDS)、振動樣品磁強計(VSM)和磁力顯微鏡(MFM)表征了樣品的結構、組分和磁學特性。結果顯示，所制備的單質(zhì)Ni有序孔陣列結構呈現(xiàn)六方規(guī)則排列，磁性分析表明樣品為具有較小矯頑力的良好軟磁材料，其矯頑力和剩磁率隨角度（外磁場與微納陣列夾角）變化存在一定的規(guī)律。結合理論進行

4、分析，單質(zhì)Ni有序孔陣列本身的形狀各向異性是其取得優(yōu)良磁學性能的重要原因，孔洞形狀各向異性和薄膜本身磁晶各向異性的競爭機制是造成其磁性發(fā)生變化的物理本質(zhì)。所制備的Ni-Pt合金有序孔陣列結構可彎曲，其孔同樣呈六方規(guī)則排列，孔徑約為300 nm，孔間距約500 nm，材料中Pt元素的含量約為1.3％。磁性分析表明樣品同樣為具有較小矯頑力的良好軟磁材料，在平行和垂直與磁場方向測得的矯頑力分別為495.77 A/m和770.71A/m，具有磁

5、各向異性特點。
　　2、二維及三維氧化鎳有序孔陣列的構筑及磁性研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，采用電化學沉積與熱氧化處理相結合的方法在ITO基底上構筑了二維及三維NiO有序孔薄膜。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和振動樣品磁強計考察了樣品的形貌、結構和磁學特性。結果顯示，所制備的NiO有序大孔薄膜的孔徑和孔間距均為500 nm，三維NiO有序大孔薄膜厚度為2.4μm。磁性分析表明二維及三維NiO有序大孔薄膜樣品均為具有較

6、小矯頑力的良好軟磁材料，具有磁各向異性的特點。
　　3、NiO-ZnO異質(zhì)結有序孔陣列的構筑及其電學性能研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，利用恒電流沉積與熱氧化處理相結合的方法在ITO基底上構筑p型NiO薄膜，在此NiO薄膜襯底上通過磁控濺射制備n型ZnO薄膜，選用合適的生長條件，制備出NiO/ZnO異質(zhì)結，此異質(zhì)結構是由下而上依次生長在襯底上的p型NiO有序多孔薄膜和n型ZnO薄膜所構成。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀