氨化Si基Ga2O3/BN薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备Ga₂O₃/BN薄膜, 然后在氨气中退火合成了大量的一维GaN纳米线. X射线衍射、选区电子衍射和傅立叶红外吸收光谱的分析结果表明, 制备的GaN纳米线为六方纤锌矿结构. 利用扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜观察发现, 纳米线具有十分光滑且干净的表面, 其直径为40~160 nm左右, 典型的纳米线长达几十微米. 室温下以300 nm波长的光激发样品表面, 显示出较强的363 nm的紫外光发射和422 nm处的紫光发射. 另外, 简单讨论了GaN纳米线的生长机制.     

双室法制备高密度、高纵横比Ag_2S纳米颗粒纳米线

采用双室法,在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中制备出高密度、高纵横比的Ag2S纳米颗粒纳米线.用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及能谱仪(EDS)对Ag2S纳米线阵列的形貌、组成及晶体结构进行了表征.结果显示Ag2S纳米线为单斜结构,直径在165～270nm之间,纳米线由直径为40～60nm的球形颗粒构成.化学反应、成核和生长是Ag2S纳米颗粒纳米线的生长机理.     

聚焦电子束诱导碳沉积实现纳米线表面可控修饰

作为一种典型的准一维纳米材料,纳米线具有纳米材料所特有的小尺寸效应或纳米曲率效应,经表面修饰的纳米线一般具有不同于普通纳米线的特殊性质.利用实验室发展成熟的透射电子显微镜原位辐照技术,以透射电子显微镜中残留的有机气体分子为前驱体,成功地在纳米线表面可控沉积了非晶碳纳米颗粒和碳纳米棒,以及局域凸起的非晶碳膜并形成局域肿大的同轴结构.实验结果表明,该方法能够方便地通过控制聚焦电子束的束斑尺寸、辐照方式、辐照时间以及辐照位置等参数,在纳米线表面精确可控地沉积各种非晶碳纳米结构,从而实现纳米线的表面可控修饰.对聚焦电子束辐照下基于纳米线的各种碳纳米结构的可能沉积机理作了进一步地探索,并针对透射电子显微镜中如何减少因电子束辐照诱导非晶碳沉积造成的样品污染提出了几点建议.     

聚焦电子束诱导SiO_x纳米线表面碳沉积的分形生长

电子束诱导沉积技术已被证实可以实现各种材料的分形生长,但是目前尚未发现聚焦电子束辐照下低维纳米结构表面未受辐照位置的分形生长现象,造成了聚焦电子束诱导分形生长机理研究的空白与片面性.以透射电子显微镜中残留的有机气体分子为前驱体,室温下利用高能聚焦电子束辐照,研究了一维非晶SiOx纳米线表面未受辐照位置碳沉积的分形生长.利用高分辨透射电子显微镜对SiOx纳米线表面非晶碳的沉积过程进行原位观察,发现了SiOx纳米线表面未受辐照位置非晶碳的不均匀沉积及分形生长,并捕捉到了碳沉积分形生长过程的细节.同时对聚焦电子束诱导SiOx纳米线表面未受辐照位置非晶碳的不均匀沉积及分形生长机理进行了深入的探索.     

银纳米线网络的高有序排列及其图案化设计

银纳米线的有序排列及图案化,是制备柔性触控感知单元结构的关键步骤,也是银纳米线透明导电薄膜实际应用的最具挑战性的难题之一.传统的银纳米线有序化具有涂布速度慢、流体动力小、有序化程度不高等缺点.本研究使用0.4 wt%超细银纳米线(直径20 nm)的乙醇溶液在快涂布速度下(60 mm/s)制备了有序化程度高达0.82的银纳米线透明导电薄膜.银纳米线网络的超高有序化归因于毛细管作用力和流体动力的大幅度增加.在有序化银纳米线网络结构的基础上,利用常规光刻法和湿法刻蚀制备导电通道,通道宽度范围为20～500μm,精度高达99%以上,为其在可拉伸电极中的实际应用提供了参考.     

3种新形纳米氧化钛阵列体系的模板组装与表征

采用二次阳极氧化工艺制备了高度有序的多孔氧化铝模板, 通过模板法与溶胶-电泳沉积和溶胶-凝胶法结合的模板组装技术, 合成了3种具有高比表面积的纳米TiO₂阵列体系. 采用溶胶-凝胶模板法合成了直径50 nm, 长20 μm, 间距100 nm的棒状TiO₂纳米线阵列体系; 并通过控制模板孔深, 合成了TiO₂纳米点周期性调制薄膜, 薄膜表面的纳米点直径75 nm, 点间距100 nm, 薄膜背面为致密结构; 采用溶胶-电泳模板合成方法制备了形似糖葫芦的TiO₂纳米线阵列体系, 纳米线直径75 nm, 长为20 μm, 每根线都具有周期性的凹凸结构, 形似糖葫芦. 3种纳米阵列体系具有更大的比表面积, 可以预见这种表面调制的阵列体系, 将表现出不同于一般意义的薄膜及纳米点、纳米线的新物性和新效应.     

用模板法制备取向Si纳米线阵列

用化学气相沉积（CVD）技术，在阳极氧化铝模板的有序微孔内，制备了高度取向的多晶Si纳米线阵列。用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）分别观察了模板及Si纳米线阵列的表面，断面形貌及单根Si纳米线的显微结构，用X射线衍射仪（XRD）分析了Si纳米线阵列的晶体结构。此方法制备出的Si纳米线阵列生长方向高度有序，直径和长度易于控制、较少发生周期性不稳定生长而产生的弯曲和缠绕现象，相对其他方法具有工艺简单、成本低、可控性强、易实现大面积生长等优点。     

氮化镓/硅纳米孔柱阵列紫外光电探测性能

紫外光电探测器的研究与开发在工农业生产、环境监测与保护以及国防工业等领域均具有重要的现实意义.本文以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用化学气相沉积(CVD)法并通过改变GaN沉积时间,制备了3种GaN/Si-NPA纳米异质结构阵列,并对其表面形貌、化学组成和光致发光特性进行了表征.在此基础上,通过上、下电极制作,制备了结构为ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag的光电探测器原型器件,并对其光电探测性能进行了测量.结果表明,在不施加偏压的情况下,采用优化条件制备的ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag器件能够实现对紫外光的有效探测.器件对340nm单色紫外光的响应度达到~0.15mA/W,光响应和恢复时间分别为~0.12和~0.24s.实验结果对研制新型硅基GaN紫外光电探测器具有很好的借鉴意义.     

真空条件下自组装PEDOT/PSS-ZnO纳米线

通过sol-gel法制备了PEDOT/PSS-ZnO纳米复合材料, 在真空中使其自组装得到了外径约为100 nm, 具有电缆形貌的一维纳米线. 经TEM和EDX光谱测定, 该纳米线的有机外壁是导电高分子PEDOT/PSS, 内芯是多晶结构的ZnO. 研究表明: 环境的真空度和放置时间极大地影响该纳米线的自组装形貌.     

电感耦合等离子体CVD室温制备的纳米Si薄膜场电子发射研究

利用电感耦合等离子体化学气相沉积在室温下制备了Si薄膜，用拉曼谱对样品的结构进行了表征，502 cm^-1附近散射峰的出现说明在样品中形成了纳米结晶相。用原子力显微镜观察样品表面形貌发现，在合适的等离子体条件下制备的样品，其表面由随机均匀排列的高密度Si锥组成，Si锥的高度为30~40 nm，直径约为200 nm。场电子发射测量结果显示样品具有良好的电子发射特性，开启电压为7~10 V/μm。     

东太平洋沉积物中自然GaN晶体的首次报道

本文报道了在东太平洋表层沉积物中发现的天然GaN晶体, 这是天然GaN晶体在自然界中首次被发现. 天然GaN晶体的确定是通过透射电子显微镜(TEM), 能量损失谱(EELS)和X射线能谱(EDS)等综合微束分析技术完成的. 该天然GaN晶体属于六方晶系, 晶胞参数为: a=b=0.3186 nm; c=0.5178 nm, P6₃mc, 其结构与高温高压实验合成的人造GaN晶体结构完全吻合. 在TEM下, 该GaN晶体呈现完好的晶体形态, 可以排除它们是异地搬运的人工合成的产物. 由于发现GaN的站位位于东太平洋CC区(克拉里昂断裂带—克利帕顿断裂带之间), 区内发育有断裂构造,受到火山作用和热液活动影响,推测其成因可能与热液活动或深部的高温、高压作用有关, 但其形成的确切温压条件和地质环境尚需进一步深入研究.     

在铝的阳极氧化过程中氧化铝纳米线的生长

在两步法制备多孔阳极氧化铝模板过程中, 观察到氧化铝纳米线的生长. 这种纳米线生长过程不同于通常的化学腐蚀生成过程, 电场和应力的共同作用是导致氧化铝纳米线形成的主要原因, 同时抛光后铝箔表面的纳米压痕也是导致纳米线形成的重要因素.     

磁控溅射法制备氧化铜纳米线阵列薄膜及其气敏性质

通过磁控溅射法在掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO)衬底上溅射金属铜薄膜,所制备的Cu薄膜在管式炉中退火氧化生长得到CuO纳米线阵列薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征,并研究了这种通过磁控溅射得到的CuO纳米线阵列薄膜对CO和H2S的气敏性质.研究结果表明,CuO纳米线阵列薄膜在250℃时对CO气体具有最强的气敏响应,并且当CO浓度增大时其气敏响应明显增强.而对于H2S气体,在常温下CuO纳米线阵列薄膜能够对低浓度的H2S气体响应,说明这种CuO纳米线阵列薄膜可以在常温、低浓度下探测H2S气体;而当测试温度升高时,其电阻值在H2S气体氛围中迅速减小.我们对这种异常的电阻变化现象进行了解释.     

界面组装控制的碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线

以碳纳米管与水溶液界面的阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(ODTMA)超分子自组装结构为模板, 在水溶液体系成功地合成了以碳纳米管为核, 以介孔硅基材料为壳的碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线. 用透射电子显微镜、X射线衍射以及低温N₂吸/脱附对样品进行了表征. 结果表明, 核壳纳米线具有规整的p6mm有序孔道结构、高比表面和集中的孔径分布. 碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线的形貌可通过溶液的pH进行控制. 此外, 碳纳米管/有序介孔氧化硅核壳纳米线在水和乙醇等极性溶剂中具有良好的分散性能, 有望应用于生物传感器、纳米探针以及储能等领域.     

Co纳米线阵列膜热处理前后的结构与磁性研究

在具有纳米级孔洞的多孔氧化铝模板上，用电化学方法成功地制备出钴纳米线有序阵列复合膜。分别用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、选区电子衍射（SAED）、X射线衍射仪和振动样品磁强计（VSM）对样品进行了测试表征。形貌和物相分析表明，模板中的Co纳米线均匀有序，彼此独立，相互平行，每根纳米线由一串微晶粒构成。Co纳米线属六方密堆积结构，有很好的结晶取向，晶体的C轴沿纳米线轴定向排列。热处理能优化Co纳米线的结晶取向。磁性研究显示，纳米线长到一定程度后，长度的增加不再影响它的矫顽力。纳米线短和纳米线长时，存在两种不同的磁化反转机制，对短纳米线，磁化反转机制为旋转型。在这种机制中，热处理导致矫顽力增大。对长纳米线，反磁化机制为畴壁位移。在这同制中，热处理引起矫顽力减小。微磁学计算模拟证明了它们的磁化反转机理。     

半导体ZnS纳米管的软模板法制备与表征

在含有表面活性剂Triton X-100 (聚氧乙烯辛基苯酚醚)的溶液中成功地合成了ZnS纳米管, 利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)对所制得的纳米管进行了表征. XRD和SAED模式表明, 所得产物为纯的多晶结构的立方相ZnS; 由透射电子显微镜照片可以看出, 产物为中空的纳米管, 外径在37~52 nm之间, 管壁厚约9 nm, 长度可达3 μm. 并对纳米管的形成机理进行了探讨.     

金属配合物甘氨酸铜(Ⅱ)纳米棒的室温固相合成

以醋酸铜和甘氨酸为原料, 利用一步室温固相化学反应合成了分布均匀、粒径为20~30 nm的金属配合物trans-[Cu(glyo)₂·(H₂O)]球形纳米粒子. 在上述反应基础上, 通过在体系中添加适当表面活性剂PEG400作软模板, 成功地制备了直径为100~150 nm, 长度达几个微米的trans-[Cu(glyo)₂]纳米棒. 所得产物通过X射线衍射(XRD)、元素分析、热重(TG)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)进行了表征, 并对其形成机理进行了探讨.     

基于腹色蜉复眼防水汽机理的仿生功能表面

研究了腹色蜉复眼表面的防水汽功能,利用扫描电子显微镜(SEM)及激光共聚焦显微镜(CLSM)表征了其表面结构,在此基础上借助Cassie模型解释了其防水汽机理.利用激光干涉光刻技术(LIL)及胶体刻蚀技术(CL)制备了人工腹色蜉复眼表面并进一步研究了其表面防水功能,同时讨论了其防水功能的影响因素及作用规律.结果表明腹色蜉复眼表面本征接触角越大,小眼上下半径比越小,防水功能越强.特征尺寸为350 nm的类腹色蜉复眼结构优化表面其静态水接触角为160°±5°,滚动角约2°,呈超疏水状态,具有优良的防水、自洁功能.该研究旨在应用于新型防水、防雾材料表面的研发.     

单分散羧基化Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备及表征

单分散羧基功能化Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学诊断、治疗的基础和应用研究中具有重要的意义.本文在制备油酸稳定的磁性纳米粒子基础上,利用高碘酸钠将其表面油酸充分氧化制备了单分散羧基化Fe3O4磁性纳米粒子.采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热失重分析(TGA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等方法对Fe3O4磁性纳米粒子的形貌、大小、组成、磁强度以及分散性进行了表征.结果表明,该磁性纳米粒子在常温下有良好的超顺磁性,表面含有羧基,直径为12 nm,粒径均一,在水中分散良好.利用热重法和4-溴甲基-6,7-二甲氧基香豆素化学反应方法测定其羧基含量均在10-7 mol/mg数量级.     

用扫描隧道显微镜观察Cr12钢中马氏体

扫描隧道显微镜(STM)是80年代初研制成功的一种新型表面分析仪器,现已在物理、化学、生物等领域获得了广泛应用.与扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及场离子显微镜(FIM)相比,STM具有结构简单、分辨率高、样品制备方便等特点.STM的横向分辨率可超过0.1nm,纵向分辨率可达0.01nm,因而STM适用于观察样品表面微观结构以及由于微观缺陷的存在而引起的原子尺度的起伏,如表面台阶、界面等.目前STM已成功地用于石墨中碳原子及单晶硅表面7×7结构的直接观察.用STM研究金属材料表面的精细组织结构,可有效地填补其它分析手段的不足,但至今由于实验技术及仪器本身的局限,扫描隧道