低維納米功能材料制備及研究.pdf

1、近年來，低維納米材料以其在電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)方面展現(xiàn)出優(yōu)異的特性，從而在納米器件、傳感器、激光器等方面具有應(yīng)用前景而備受關(guān)注。本論文以納米材料的制備和應(yīng)用為背景，以低維納米材料的制備為重點(diǎn)，報(bào)道了一些納米材料領(lǐng)域中前沿研究進(jìn)展和我們的主要工作成果。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： Ⅰ．以純銅靶和氮?dú)鉃樵?，采用反?yīng)射頻磁控濺射法在玻璃基底上成功制備了氮化銅納米薄膜。薄膜的沉積速率隨氮?dú)饬髁康脑黾佣档?，薄膜的晶格常?shù)隨之增加。薄

2、膜的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向隨氮?dú)饬髁康脑黾佣鴵駜?yōu)于(100)晶向。薄膜表面是由氮化銅粒子緊密堆積而成，隨晶格常數(shù)的增加晶粒尺寸從26 nm減小到16 nm。 Ⅱ．氮化銅薄膜的熱穩(wěn)定性較差，在200℃的條件下真空退火即可完全分解為氮?dú)夂豌~膜。氮化銅薄膜的反射率與分解后得到銅膜的反射率的差異說明它是一種具有很大潛質(zhì)的光存儲(chǔ)材料。 Ⅲ．氮化銅薄膜的霍爾系數(shù)與沉積薄膜時(shí)的氣體流量以及測(cè)量溫度有關(guān)。在室溫條件下，氮化銅薄膜的霍爾系數(shù)和霍爾電

3、阻率隨氮?dú)饬髁康脑黾佣龃?，而霍爾遷移率和載流子濃度則減小。對(duì)同一條件下制備得到的氮化銅納米薄膜而言，在溫度從100 K到300 K的變化區(qū)間，薄膜的霍爾系數(shù)和霍爾電阻率降低，載流子濃度增加而霍爾遷移率基本保持不變。在氮?dú)饬髁吭龃蟮臈l件下，實(shí)驗(yàn)由lnR<,H>與1/T的正比函數(shù)關(guān)系得到薄膜的禁帶寬度在 1.18-2.60 eV的范圍內(nèi)變化。 Ⅳ．采用水熱法成功的制備的具有纖維鋅礦結(jié)構(gòu)的硫化鋅納米線。單晶結(jié)構(gòu)的硫化鋅納米線擇優(yōu)(0

4、01)晶向生長(zhǎng)。制備得到的硫化鋅納米線室溫下的光致發(fā)光光譜通過高斯擬合可得到4個(gè)發(fā)光峰。 Ⅴ．采用水熱法成功制備的大量微米尺寸的二維單晶硫化鋅納米片。這些硫化鋅納米片擇優(yōu)于(001)晶向生長(zhǎng)，納米片的橫向的長(zhǎng)度從幾百納米到微米量級(jí)，厚度約為20-50 nm。室溫下的光致發(fā)光光譜發(fā)現(xiàn)硫化鋅納米片是在可見光區(qū)的綠色發(fā)光，其波長(zhǎng)為518.2 nm，對(duì)應(yīng)該材料的禁帶寬度為3.65 eV。 Ⅵ．通過改進(jìn)傳統(tǒng)的電化學(xué)沉積法首次成功的

5、制備了二硫化鈷納米線陣列。制備得到的納米線連續(xù)、平行、規(guī)則排列，直徑約為50 nm。X光電子能譜說明實(shí)驗(yàn)得到的材料是由+2價(jià)的鈷粒子和-1價(jià)的硫粒子組成。二硫化鈷納米線是鐵磁性材料，室溫下其易磁化方向是納米線的軸向。研究二硫化鈷的電化學(xué)特性發(fā)現(xiàn)其Ⅰ-Ⅴ曲線在1.6-3.0 V范圍內(nèi)屬于嵌入脫出型反應(yīng)，而在0.02-1.6 V的范圍內(nèi)應(yīng)該屬于氧化還原反應(yīng)。 Ⅶ．采用脈沖直流沉積法在AAO膜板的孔洞中成功制備了磁黃鐵礦結(jié)構(gòu)的Fe<,