电化学组装一维纳米线阵列温差电材料

低维温差电材料具有比块状温差电材料更高的优值,因而研制具有纳米线阵列结构的温差电材料对于提高材料的温差电转换效率具有重要意义.以具有纳米孔阵列结构的氧化铝多孔模板为阴极,在含有Bi 3、HTeO2 1的酸性溶液中,采用直流电沉积技术,通过在氧化铝多孔模板的纳米级微孔中沉积铋和碲,实现了一维纳米线阵列铋碲温差电材料的电化学组装.环境扫描电子显微镜(ESEM)和透射电子显微镜(TEM)的分折表明,电化学组装出的铋碲纳米线分布均匀,形状规则.铋碲纳米线的组成可方便地通过调整电沉积电位加以控制.     

氧化物纳米线肖特基势垒的输运特性及光电器件研究

基于一维半导体纳米材料发展新型纳米光电器件是纳米科技研究中的重要领域.近年来纳米线肖特基势垒的输运特性及其在光电器件方面的应用受到研究人员的广泛关注.本文中,对氧化物纳米线肖特基势垒的研究背景以及我们近年的研究进展进行评述,主要包括以下三个方面:(1)氧化物纳米线肖特基势垒的输运特性研究;(2)氧化物纳米线肖特基势垒输运特性的调控方法探索;(3)基于氧化物纳米线肖特基势垒的光电器件研究.     

银单晶纳米线的气相合成及其表面增强拉曼散射特性(英文)

通过气-液-固(VLS)机制,利用热蒸发方法在Ag/ZnO同轴结构纳米线中合成了单晶Ag纳米线.ZnO壳的限制作用被认为是促成了Ag单晶相的形成.通过腐蚀掉ZnO壳而获得的银纳米线,其直径可以通过改变源中银的含量来调控.这些高质量的银纳米线具有明显的表面增强拉曼散射(SERS)增强效果.     

拓扑绝缘体与低维超导体的电输运特性

拓扑绝缘体这种具有新奇量子特性的物质和具有百余年研究历史的超导体都是当前凝聚态物理学领域的研究热点．本文简要介绍了拓扑绝缘体、超导体的研究背景和基本特性,重点回顾了拓扑绝缘体、超导薄膜及纳米桥、超导纳米线以及纳米尺度下拓扑绝缘体．超导异质结构的电输运特性．并对该领域的进一步发展做出了展望．     

填充银纳米线自修复型导电胶

采用乳液聚合法制备了壳为聚苯乙烯,核为分散有银纳米线的聚硫醇与二乙基苯胺(DMBA)的混合物的核壳结构纳米粒子.将这些纳米粒子分散在填充有银纳米线的各项同性导电胶(ICA)胶体中,在外界作用力下,这些纳米核壳结构粒子自动破裂,聚硫醇与DMBA的混合物与胶体中过量的环氧基团快速反应,自动修复受外力破坏产生的胶体微裂纹,同时核壳结构粒子中的银纳米线均匀分散在修复处,起到对导电网络的修复作用.研究了核壳结构粒子的填充量对导电胶力学及电学修复效果的影响.并对修复机理进行了阐述.     

局部扭转形变下金纳米线的力电响应

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法相结合的研究方案,系统考察了局部扭转形变对金纳米线力电特性的影响.结果表明,随着局部扭转角度的增加,金纳米线的形变区域先后经历了弹性形变和塑性形变;在弹性形变过程中,金纳米线的量子输运特性能够得到很好的保持,伏安特性曲线也不受扭转形变的影响;而在塑性形变中,纳米线的平衡电导和给定电压下的电流均比弹性形变时有显著下降.对输运谱的分析阐明了上述现象的物理机制.     

磁性纳米线的模板合成与研究

分别采用电沉积法和催化沉积法在多孔氧化铝模板中沉积了Co,Ni纳米线阵列和Co-P合金纳米线阵列,结合扫描电镜、X射线分析和能谱分析对其结构与形貌进行表征.发现电沉积法制备的Co,Ni纳米线阵列中晶粒取向无序,催化沉积法制备的Co-P合金纳米线阵列为非晶态;催化沉积法制备的纳米线阵列不受电场分布不均的影响,可以在大范围内均匀分布.     

银纳米线与氧化石墨烯复合物的制备及其抗菌性能研究

为了获得具有良好抗菌活性的材料,制备氧化石墨烯与银纳米线的复合材料.通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对制备的氧化石墨烯、银纳米线和氧化石墨烯与银纳米线复合材料进行表征.以大肠杆菌为试验菌株进行抗菌性能试验.结果表明,氧化石墨烯与银纳米线复合材料具有明显的抗菌作用.从氧化应激理论和膜损伤理论等方面探讨了抗菌材料的抗菌机制.以DMPO(5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物)和TEMP(2,2,6,6-四甲基哌啶)为捕获剂,采用ESR方法分别测定了材料在光照射下产生的3种活性氧(O·-2,1 O2,·OH),并采用扫描电镜法观察大肠杆菌的微观形态.     

银纳米结构的固相合成及其光学、电化学性能

本文以硝酸银和抗坏血酸为原料,通过简单的室温固相路线快速合成了银纳米结构.TEM观察显示,表面活性剂对银纳米结构的形貌存在重要的影响:无任何表面活性剂存在时,只能获得团聚的银纳米粒子;十二烷基硫酸钠用作表面活性剂时,获得由银纳米粒子组装的纳米棒;而十六烷基三甲基溴化铵作表面活性剂时,可获得一些银纳米线.同时,不同的银纳米结构其光学、电化学性能也不相同:在UV-Vis光谱中,团聚的银纳米粒子的吸收峰位置分别在270nm和465nm;银纳米棒的吸收峰分别位置分别在284nm和442nm,且前者弱, 后者强;银纳米线则只在274nm处有一强的吸收峰.而在电化学响应中,团聚的银纳米粒子、纳米线和纳米棒的氧化、还原峰分别出现在0.396V和0.307V、0.087V和-0.045V、0.422V 和0.324V.     

TiO2纳米管阵列电极的制备及电输运性能

利用电化学阳极氧化方法制备了二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列样品,并对其结构、形貌和电输运性能进行了研究.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)揭示了其具有规则和完整的纳米管结构,X射线衍射(XRD)研究说明退火后的样品具有锐钛矿的结构.电输运性能研究表明,相对于纳米颗粒,纳米管阵列结构具有更低的内部传输阻抗和更高的界面复合电阻.     

Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics

The assembly of semiconductor nanowires and carbon nanotubes into nanoscale devices and circuits could enable diverse applications in nanoelectronics and photonics. Individual semiconducting nanowires have already been configured as field-effect transistors, photodetectors and bio/chemical sensors. More sophisticated light-emitting diodes (LEDs) and complementary and diode logic devices have been realized using both n- and p-type semiconducting nanowires or nanotubes. The n- and p-type materials have been incorporated in these latter devices either by crossing p- and n-type nanowires or by lithographically defining distinct p- and n-type regions in nanotubes, although both strategies limit device complexity. In the planar semiconductor industry, intricate n- and p-type and more generally compositionally modulated (that is, superlattice) structures are used to enable versatile electronic and photonic functions. Here we demonstrate the synthesis of semiconductor nanowire superlattices from group III-V and group IV materials. (The superlattices are created within the nanowires by repeated modulation of the vapour-phase semiconductor reactants during growth of the wires.) Compositionally modulated superlattices consisting of 2 to 21 layers of GaAs and GaP have been prepared. Furthermore, n-Si/p-Si and n-InP/p-InP modulation doped nanowires have been synthesized. Single-nanowire photoluminescence, electrical transport and electroluminescence measurements show the unique photonic and electronic properties of these nanowire superlattices, and suggest potential applications ranging from nano-barcodes to polarized nanoscale LEDs.     

Indium phosphide nanowires as building blocks for nanoscale electronic and optoelectronic devices

Nanowires and nanotubes carry charge and excitons efficiently, and are therefore potentially ideal building blocks for nanoscale electronics and optoelectronics. Carbon nanotubes have already been exploited in devices such as field-effect and single-electron transistors, but the practical utility of nanotube components for building electronic circuits is limited, as it is not yet possible to selectively grow semiconducting or metallic nanotubes. Here we report the assembly of functional nanoscale devices from indium phosphide nanowires, the electrical properties of which are controlled by selective doping. Gate-voltage-dependent transport measurements demonstrate that the nanowires can be predictably synthesized as either n- or p-type. These doped nanowires function as nanoscale field-effect transistors, and can be assembled into crossed-wire p-n junctions that exhibit rectifying behaviour. Significantly, the p-n junctions emit light strongly and are perhaps the smallest light-emitting diodes that have yet been made. Finally, we show that electric-field-directed assembly can be used to create highly integrated device arrays from nanowire building blocks.     

磷酸处理氧化铝模板对Ag纳米线形貌的影响

以磷酸超声处理的多孔阳极氧化铝为模板,用乙二醇在模板的纳米孔道内还原Ag+制备Ag纳米线.用X射线衍射光谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等检测手段对产物进行了表征,并与未处理的多孔阳极氧化铝为模板在相同条件下制备的样品进行了比较.结果表明,用磷酸处理氧化铝模板后得到的Ag纳米线具有更大的长径比,所得Ag纳米线具有面心立方的晶体结构,长度大于5μm,单体纳米线的直径大约为60 nm.     

Ag/CuMoO4纳米线的制备及其光催化活性的研究

采用水热技术获得了Cu Mo O4纳米线,通过光还原技术成功将Ag负载到Cu Mo O4纳米线材料上。利用罗丹明B模拟水中污染物,考察了Cu Mo O4和Ag/Cu Mo O4的光催化活性。研究结果表明：Ag均匀沉积在Cu Mo O4表面,提高了Cu Mo O4的光生电子-空穴对的分离效率,从而有效提高了催化剂的活性,对罗丹明B的降解率达95%。     

Boosting charge collection efficiency via large-area free-standing Ag/ZnO core-shell nanowire array electrodes

Hybrid nanostructures, comprising of a metal core and a semiconductor shell layer, show great potential for a new generation of low-cost solar cells due to their unique electronic and optical properties. However, experimental results have fallen far short of the ultra-high efficiency(i.e. beyond Shockley-Queisser limit) predicted by theoretical simulations. This limits the commercial application of these materials. Here, a non-transparent organic solar cell with an array of Ag/ZnO nanowires has been experimentally fabricated to increase the internal quantum efficiency(IQE) by a factor of 2.5 compared to a planar counterpart. This result indicates a significant enhancement of charge collection efficiency due to the ultrafast Ag nanowire channels. This hybrid nanostructure can also serve as a perfect back reflector for semi-transparent solar cells, which can result in enhanced light absorption by a factor of 1.8 compared to the reference samples. The enhanced charge collection and light absorption can make these Ag/ZnO nanostructures available for the application of modern optoelectronic devices.     

基于蒙特卡洛法的硅纳米线热导率研究

声子在纳米尺度下的输运需要考虑量子效应与边界效应,通过解析方法获得其传输特性比较困难,采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)构建了声子在体态硅与硅纳米线结构中的输运模型,简化了边界散射的选择机制与处理方法.在15～1 000 K的温度范围内,对体态硅的热导率进行了模拟,验证了MC模型对本征散射处理方法的正确性,进而模拟了等效直径为22,37与56 nm的硅纳米线在15～315 K温度范围内的热导率,37和56 nm硅纳米线热导率与实验值符合较好,22 nm硅纳米线热导率比实验值偏大.分析认为随着等效半径的减小,声子色散曲线发生改变,迟豫时间减小,声子发生边界散射的频率增加,导致热阻增大.基于以上分析,通过对边界散射迟豫时间的修正,获得了与实验值较为一致的模拟结果.     

Ag表面对聚乙烯吡咯烷酮的吸附及纳米结构表面选择机制

为了查明Ag纳米线的选择形成机制以及与表面活性剂之间的相互作用，本文采用了基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同Ag晶面结构在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)体系中稳定性及吸附影响.结果表明：PVP分子体系严重影响不同Ag晶面结构的稳定性，对Ag(200)和Ag(111)晶面结构具有选择性.此外，随着PVP分子聚合度的增加，PVP与Ag(200)晶面的结合比Ag(111)更强，这有助于Ag(200)纳米结构的形成.本文从分子和原子的角度查明了长链PVP分子对Ag纳米结构的调控机制主要受PVP分子中的酮基氧与表面Ag原子之间的成键作用，以及PVP与Ag(200)表面之间的范德华力的影响.     

钛纳米线力学、热学和电子性质的结构与尺寸依赖性

为了研究金属纳米物理性质与结构和尺寸之间的关系,我们选择不同结构和生长序列的几个典型的超细Ti纳米线,即四边形、五边形和六边形序列,以及六边形序列的两个较大体系,以分别考察结构和尺寸效应.我们计算了Ti纳米线的角关联函数和振动谱,电子态密度用平面波赝势的密度泛函电子结构自洽场计算.采用分子动力学方法研究Ti纳米线的热力学融化行为.结果表明,Ti纳米线的振动性质和电子性质表现出渐进的尺寸演化和明显的结构关联;较小的纳米线的电子态密度是类似分子的离散谱,而当线的直径大于1*!nm时便表现为类似体材料的电子结构.Ti纳米线的融化行为既不同于团簇也不同样块体材料,表现出明显的结构和尺寸依赖性.对较大尺寸的纳米线,我们观察到从螺旋多壳的圆柱体到类似块体的结构相变.