新型二氧化鈦納米陣列的可控構(gòu)筑.pdf

1、中山大學(xué)博士后出站報告l8￡6279新型二氧化鈦納米陣列的可控構(gòu)筑作者：楊賢鋒合作導(dǎo)師：金崇君教授答辯委員會成員(簽名)主席：委員：中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院二。一。年六月’摘要對于結(jié)晶學(xué)取向各向異性的半導(dǎo)體納米材料來說，其不同晶面具有不同的原子、電子結(jié)構(gòu)，在不同生長方向上，往往呈現(xiàn)出迥異的化學(xué)物理特性，因此半導(dǎo)體納米材料的可控定向生長，是納米材料制備領(lǐng)域中的一個重要課題。以納米棒、納米線、納米管等一維納米材料或納米片、納米帶等二維

2、納米材料又或者枝晶結(jié)構(gòu)的三維納米材料為基本構(gòu)造單元，采用物理和化學(xué)等方法在一維、二維和三維空間的有序組裝和定向構(gòu)筑成納米陣列結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以增強材料特定方向的性能，而且還可以為研制新型納米集成器件、微型傳感器和光電晶體管等提供理論和技術(shù)支持。二氧化鈦(ri02)是一種典型的寬帶半導(dǎo)體材料，由于其獨特的物理化學(xué)性能，以及在催化、自清潔(潤濕性)、氣體傳感器、光伏電池等領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，使二氧化鈦納米陣列的合成備受關(guān)注。近年來，雖然有多種T

3、i02陣列材料已經(jīng)被合成出來，但是復(fù)雜多級結(jié)構(gòu)的納米陣列還未見報道，比如像整齊的Ti02納米樹陣列。本出站報告選取納米Ti02為研究對象，采用條件溫和、環(huán)境友好的水熱法，可控合成了一系列具有特殊形貌結(jié)構(gòu)的納米陣列結(jié)構(gòu)材料。本出站報告的研究內(nèi)容主要分為以下三個方面：(1)采用簡單的水熱法，在金屬鉭的基片上，一步合成了單分散的金紅石型摻鉭二氧化鈦“十字勛章”納米陣列。對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析表明，該“十字勛章”結(jié)構(gòu)由兩個十字交叉的紡錘形納米棒和從納

4、米棒上生長出來的大量納米針刺構(gòu)成，所有這些納米棒和納米針刺都是金紅石，且按等價的方向?qū)ΨQ生長，使整個“十字勛章”呈現(xiàn)很好的單晶性。此處金紅石的擇優(yōu)生長取向與傳統(tǒng)的生長方向完全不同，這在金紅石體系中是首次發(fā)現(xiàn)。通過理論計算和實驗結(jié)果分析，我們推斷這主要是由于鉭摻雜劑對其晶面表面能的改變?；趯Υ恕笆謩渍隆{米陣列場發(fā)射性能的初步研究，對比之前報道的簡單金紅石Ti02納米線陣列，我們發(fā)現(xiàn)這種特殊結(jié)構(gòu)具有更為優(yōu)越的性能。(2)通過對鈦酸鋰