PbS晶體的仿生礦化制備、組裝及光檢測器件的構(gòu)筑.pdf

1、仿生礦化與合成是一門涉及材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)以及生命科學(xué)等多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科,由此制備的材料具有獨特的結(jié)構(gòu)特征和重要功能,使之成為無機(jī)材料研究的一個熱點。所謂仿生礦化與合成,就是以有機(jī)基質(zhì)為模板,調(diào)控模擬生物礦化中無機(jī)晶體材料的形成過程。在過去的研究中,利用Langmuir膜類似半層生物膜結(jié)構(gòu)特征的性質(zhì),人們已經(jīng)制備了大量的無機(jī)晶體材料。PbS晶體也由于其優(yōu)異的光電性質(zhì)引起了人們的廣泛關(guān)注,并利用Langmuir膜誘導(dǎo)制備了各種結(jié)構(gòu)特

2、征和形貌的PbS晶體材料。
　　基于仿生礦化方法,可以實現(xiàn)從分子水平到介觀水平,對晶體形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)、取向和排列組裝方式進(jìn)行多重精確控制和組裝,形成復(fù)雜的有序結(jié)構(gòu)。并且所制備的無機(jī)晶體通常具有良好的結(jié)晶性,這些特點為材料的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化帶來了極大的便利。LB技術(shù)作為一種簡便有效的組裝技術(shù),可以方便地在氣液界面上實現(xiàn)對材料聚集狀態(tài)的調(diào)控。在以往的仿生礦化和生物礦化研究中,人們在有機(jī)分子膜對無機(jī)晶體材料生長的調(diào)控方面投入了大量的精力

3、。但將以往獨立出現(xiàn)的Langmuir膜誘導(dǎo)無機(jī)晶體生長與LB技術(shù)對材料的組裝結(jié)合在一個過程中的研究卻鮮有報道。通過將仿生礦化界面上無機(jī)晶體材料的生長和組裝過程的統(tǒng)一,可以發(fā)展從原子尺度有序生長到宏觀有序組裝的無機(jī)晶體材料的一步制備方法。
　　基于以上問題,本文結(jié)合Langmuir膜在原子尺度上的微觀結(jié)構(gòu)控制和后續(xù)表面壓對宏觀組裝行為的調(diào)控,研究了Langmuir膜誘導(dǎo)PbS晶體在氣液界面上的生長及組裝行為,獲得了從原子尺度到宏觀尺

4、度有序的PbS晶體聚集形態(tài);結(jié)合納米壓印技術(shù)制備了叉指微納米電極,構(gòu)建基于菱形PbS晶體的光檢測器件,并研究PbS光檢測器件的性能。
　　具體的研究工作可分為以下幾個方面:
　　1.菱形PbS晶體材料的制備及其后續(xù)組裝
　　基于Langmuir膜對晶體生長的誘導(dǎo)作用和后續(xù)表面壓對晶體聚集的調(diào)控,一步實現(xiàn)了晶體從原子尺度有序生長到宏觀有序的組裝。以山崳酸(BA)Langmuir膜為模板,在極低表面壓下制備了(200)晶面

5、取向的菱形PbS晶體材料。之后通過改變不同的表面壓,調(diào)控界面上PbS晶體的聚集狀態(tài),獲得了從原子尺度到宏觀尺度有序的PbS晶體聚集形態(tài)。
　　2.微納米電極的制備
　　為了實現(xiàn)對PbS晶體光電性能的研究,我們需要制備電極梳齒間隙較小的微納米電極。通過納米壓印技術(shù)制備了間距為400nm左右的納米電極,電極測試區(qū)域面積較大,使得PbS光檢測器件的構(gòu)筑難度降低,為發(fā)展基于PbS晶體的光檢測器件提供了良好的基礎(chǔ)。
　　3.Pb