非晶SiO-,x-納米線的制備、修飾和加工.pdf

1、SiOx納米線因其優(yōu)異的性能在光通訊、光傳感、催化、環(huán)境敏感材料的保護(hù)等領(lǐng)域中顯示出了良好的應(yīng)用前景，因此人們嘗試了很多方法制備SiO。納米線并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行分析，其中氣-液-固機(jī)制得到了人們的廣泛認(rèn)可。但該機(jī)制涉及到很多復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，而這些化學(xué)過(guò)程受到反應(yīng)腔中溫度、壓強(qiáng)、氣流等多種參數(shù)的影響，甚至反應(yīng)腔的設(shè)置、尺寸大小、幾何形狀和其它某些未知因素對(duì)最終反應(yīng)產(chǎn)物也有一定的作用，所以SiOx納米線氣-液-固機(jī)制的生長(zhǎng)過(guò)程及相關(guān)細(xì)節(jié)尚未

2、完全明確，而這些過(guò)程與細(xì)節(jié)的全面準(zhǔn)確理解對(duì)SiOx納米線的可控制備和相關(guān)應(yīng)用至關(guān)重要。 為此，我們自行研制了一臺(tái)CS-25激光誘導(dǎo)高溫化學(xué)氣相沉積裝置，該裝置的加熱爐體和石英管反應(yīng)腔的尺寸都設(shè)計(jì)得較小，因此反應(yīng)腔內(nèi)部的溫度、氣流、壓強(qiáng)都具有較好的均勻性和高度的可控性。依托這臺(tái)裝置，我們采用簡(jiǎn)單的方法在Si片襯底上制備出灰白色粉木狀樣品，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、EDS能譜儀

3、等對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)、成分等進(jìn)行分析和表征，結(jié)果表明該樣品為SiOx納米線。通過(guò)精確調(diào)節(jié)反應(yīng)腔中的溫度、壓強(qiáng)、氣流，控制生長(zhǎng)時(shí)間分別為20min、25min、30min、40min、50min、60min，我們捕捉到了SiOx納米線的催化、形核、生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程和細(xì)節(jié)，通過(guò)對(duì)這些過(guò)程的細(xì)致分析，我們?nèi)〉昧藢?duì)VLS生長(zhǎng)機(jī)制的更細(xì)致更透徹的理解，同時(shí)還提出了階段性粗細(xì)不均的納米線形成機(jī)理，這些都為SiOx納米線的可控制備及相關(guān)應(yīng)用提供了關(guān)鍵性的依

4、據(jù)。 另一方面，制備的SiOx納米線由于受自身尺寸限制，尤其是表面納米曲率效應(yīng)影響，具有一種結(jié)構(gòu)上內(nèi)稟熱力學(xué)不穩(wěn)定性，利用這種不穩(wěn)定性可以對(duì)SiOx納米線進(jìn)行精確修飾與納米加工使其更好地應(yīng)用在納米光電器件等各種領(lǐng)域中。為此，我們也對(duì)SiOx納米線的修飾和納米加工進(jìn)行一些探究性的實(shí)驗(yàn)。在SiOx納米線的修飾方面，我們通過(guò)在納米線表面沉積一層Au薄膜后高溫退火的方法制備了表面上有Au納米顆粒修飾的SiOx納米線的新結(jié)構(gòu)，同時(shí)還利用高

5、能常規(guī)電子束誘導(dǎo)下不同納米線之間的物質(zhì)傳遞制備了同軸復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米線；在SiOX納米線的納米加工方面，我們研究了不同束斑大小、不同輻照位置的聚焦電子束對(duì)SiOx納米線的納米加工，發(fā)現(xiàn)納米線的徑向收縮是電子束輻照下的一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象，而沿旁邊輻照且束斑較小的電子束還可以引起納米線的切割，沿中心輻照且束斑大的電子束還可以誘導(dǎo)納米線有趣的“S”形彎曲變形。同時(shí)，通過(guò)對(duì)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入分析，我們發(fā)現(xiàn)納米線的“納米曲率效應(yīng)”和束輻照超快過(guò)程中