铜箔上热蒸发沉积ZnO纳米线及其特性

在水平放置的管式炉内,采用热蒸发Zn粉的方法,在铜箔上制备了大量的ZnO纳米线.利用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜以及荧光光谱仪分别对ZnO纳米线的微结构、形貌及光学性能进行研究.结果表明,合成的ZnO纳米线为六角结构,且具有良好的结晶性能,纳米线的长度在10~50μm之间,直径在80~150 nm之间,生长机制为气相-固相生长机制.荧光光谱表明ZnO纳米线光致发光的主峰为位于387 nm的带隙态发光.     

硒化镉纳米线弹性性能的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对硒化镉纳米线的弹性性能进行模拟,系统地研究了不同大小的硒化镉纳米线的弹性性质,得出其杨氏模量及泊松比与半径的变化关系．计算结果表明：在材料的弹性范围内,硒化镉纳米线的杨氏模量和泊松比均随着半径的增大而减小,且纳米线的杨氏模量比块体的大很多;纳米线横截面原子键长分布情况表明这种关系是由纳米体系表面效应随着体系的变小而增大这一性质决定的．     

Cd与Se比例对CdSe量子点发光性能的影响

硒化镉(CdSe)量子点具有荧光量子产率高、稳定性好以及光谱易于调节等优点,在发光二极管、太阳能电池及荧光标记等领域有着广阔的应用前景,而研究不同工艺条件对其性能的影响具有重要意义.以金属氯化物为Cd和Se源,以巯基丙酸(3-MPA)为包覆剂利用水相回流反应法在100 ℃下反应120 min制备了系列CdSe量子点,并讨论了不同Cd与Se比例时样品的形貌、带隙及光学性能的变化.CdSe量子点的尺度在2.19~2.57 nm,最强激发峰位于431 nm,发射峰位于561 nm,吸收光谱带边从460 nm蓝移到450 nm,表明样品在合成过程中,Cd与Se比例对样品的性能有一定的影响.     

ZnS/ZnO核壳结构纳米线的电子结构与光学性质研究

基于第一性原理的密度泛函理论计算,研究了ZnS/ZnO核壳结构纳米线和ZnS纳米线的电子结构和光学性质.结果表明,两者都属于直接带隙半导体.同时,相对于ZnS纳米线,ZnO/ZnS核壳结构纳米线的最小禁带宽度变窄,其带隙变窄的主要原因可能是由于ZnS/ZnO核壳结构纳米线中O原子的2p态电子在价带顶参与杂化引起的.此外,通过对光学性质的分析发现ZnS/ZnO核壳结构纳米线的吸收波长出现红移,与ZnS/ZnO核壳结构纳米线最小禁带宽度变窄的现象相一致.     

9,10-二(3,5-二氟苯乙烯基)蒽有机纳米线的制备与性质表征

利用再沉淀法制备9,10-二(3,5-二氟苯乙烯基)蒽(TFDSA)有机纳米线,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和光致发光光谱(PL)表征所制备的纳米线.结果表明:纳米线表面光滑,长度为20~30μm,宽度为400nm,具有较强的绿色荧光发射,发光峰位于538nm处;将单根TFDSA纳米线作为有源波导可在亚微米量级进行光传播.     

一维ZnO/MgF2光子晶体带隙的仿真研究

利用光学传输矩阵理论对一维ZnO/MgF₂光子晶体的光子带隙进行了研究。文中给出了一个由ZnO和MgF₂组成的一维光子晶体模型,并在此基础上详细讨论了光子晶体的周期数,对光子带隙的形状及震荡频率的影响,以及薄膜的厚度对光子带隙的带隙宽度、中心波长等的影响。讨论了在保持光子带隙的中心波长不变的情况下,通过改变两种薄膜的厚度使得带隙宽度达到最大值的条件,并且从物理机制上给出了相应的解释。当两种薄膜的折射率和厚度的乘积相等时,所获得的光子带隙最大,当这个乘积等于93 nm时,所获得的光子带隙的中心波长在385.05 nm处,带隙宽度为138.7 nm。     

氯化锌存在时硫化锌热氧化法制备氧化锌绿色荧光粉

在氯化锌存在下,通过硫化锌的热氧化制备具有六方纤维锌矿结构的氧化锌绿色荧光粉;研究煅烧温度对荧光粉的激发光谱和发射光谱的影响并测定了荧光粉中硫、氯元素含量.研究结果表明:氯化锌的存在有利于改善ZnO的结晶性和硫、氯元素的共掺杂,形成更多的缺陷,进而大大提高合成产物的荧光发射强度;合成ZnO的荧光光谱表明氯的掺杂不仅可以提高荧光发射强度,而且具有淬灭激子发射的作用,使荧光发射只有1个峰值为506 nm的绿色宽带发射,在800 ℃时有最强的发射作用,同时还明显强化了电子从价带到带隙缺陷中心跃迁对荧光发射的贡献;该峰的位置随煅烧温度从700 ℃升高到1 000 ℃而在378～386 nm变化,与紫光二极管的光输出波长相匹配,有望应用于白光二极管.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

由碱式草酸铜前驱物通过超声法制备氧化铜纳米线及其光致发光性能

以碱式草酸铜和氢氧化钠为反应原料,聚乙烯醇为辅助试剂,采用超声法合成了具有颗粒次级结构的纳米线状CuO,并研究了水热、微波、超声法三种合成方法对CuO形貌的影响.实验结果表明不同的合成方法对样品的形貌影响很大,并且超声处理对于制备纳米线状氧化铜起到了至关重要的作用,而辅助试剂有助于形成形貌更加均一的产物.分别采用XRD、SEM、TEM及HRTEM研究产物的结构与形貌,以FT-IR观察产物的表面结构与成键特性,通过UV-Vis吸收光谱及荧光光谱(PL)研究产物在紫外-可见光区的光捕获能力及荧光发射情况.测试结果表明氧化铜纳米线的直径约为10～15 nm,长度约为2～4 um,组成纳米线的颗粒次级结构的计算平均粒径为14.6 nm.与体相CuO材料相比,CuO纳米线的吸收带边出现了明显的蓝移现象,其带隙能为2.67 eV,这可归于量子尺寸效应.光谱研究结果表明样品在紫外光区具有较强的光捕获能力,并能发出蓝紫光.     

由碱式草酸铜前驱物通过超声法制备氧化铜纳米线及其光致发光性能

以碱式草酸铜和氢氧化钠为反应原料,聚乙烯醇为辅助试剂,采用超声法合成了具有颗粒次级结构的纳米线状CuO,并研究了水热、微波、超声法三种合成方法对CuO形貌的影响．实验结果表明不同的合成方法对样品的形貌影响很大,并且超声处理对于制备纳米线状氧化铜起到了至关重要的作用,而辅助试剂有助于形成形貌更加均一的产物．分别采用XRD、SEM、TEM及HRTEM研究产物的结构与形貌,以FT-IR观察产物的表面结构与成键特性,通过UV-Vis吸收光谱及荧光光谱（PL）研究产物在紫外．可见光区的光捕获能力及荧光发射情况．测试结果表明氧化铜纳米线的直径约为10～15nm,长度约为2～4um,组成纳米线的颗粒次级结构的计算平均粒径为14．6nm．与体相CuO材料相比,CuO纳米线的吸收带边出现了明显的蓝移现象,其带隙能为2．67eV,这可归于量子尺寸效应．光谱研究结果表明样品在紫外光区具有较强的光捕获能力,并能发出蓝紫光．     

稀土掺杂TiO2纳米线阵列的可见光催化性能

采用溶胶-电泳沉积法在多孔阳极氧化铝模板上制备了TiO2光催化纳米线,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M代表La3+、Ce3+、Nd3+)纳米线阵列体系。采用SEM对样品进行了表征,表明M/TiO2纳米线阵列保持了模板的有序性;对甲基橙的可见光降解实验表明,稀土金属离子掺杂TiO2纳米线阵列体系具有非常优良的可见光催化性能;紫外-可见吸收光谱测试表明,La3+、Ce3+、Nd3+掺杂增强了TiO2在可见光区域的吸收能力,吸收带边红移至可见光区,未掺杂的TiO2禁带宽度为3.24eV,掺La3+、Ce3+、Nd3+的M/TiO2禁带宽度分别减小至2.6eV、2.8eV、2.0eV,这和光催化性能是大致相对应的。     

Au纳米耦合结构表面等离激元的EELS分析

应用透射电子显微镜中电子能量损失谱仪(TEM-EELS),对电子束激发的单晶Au纳米线耦合结构及单晶/多晶纳米薄膜的表面等离激元(SPs)特征进行分析.结果表明:直径约为10 nm的两单晶Au纳米线平行耦合时,单根纳米线和耦合结构中均存在位于2.4 eV 的SPs共振,耦合结构中SPs的纵模数增加;单晶及多晶Au纳米薄膜在1.4 eV附近存在SPs模式,相较于单晶薄膜,多晶Au纳米薄膜的SPs共振峰位出现明显红移.     

细胞色素C在纳米银线阵列传感器上的电化学研究

在自制的多孔阳极氧化铝模板辅助下,用直流电解法在玻碳电极表面成功生长了大面积的纳米银线阵列。高分辨扫描电镜照片显示,银纳米线阵列均匀有序,单根纳米线的直径约40 nm,这与所用氧化铝模板的平均孔径(40 nm)相当吻合。将银纳米线阵列传感器用于细胞色素C的电化学研究,灵敏度大大提高,检测限达到0.1 mg/mL。     

Tunable nanowire nonlinear optical probe

One crucial challenge for subwavelength optics has been the development of a tunable source of coherent laser radiation for use in the physical, information and biological sciences that is stable at room temperature and physiological conditions. Current advanced near-field imaging techniques using fibre-optic scattering probes have already achieved spatial resolution down to the 20-nm range. Recently reported far-field approaches for optical microscopy, including stimulated emission depletion, structured illumination, and photoactivated localization microscopy, have enabled impressive, theoretically unlimited spatial resolution of fluorescent biomolecular complexes. Previous work with laser tweezers has suggested that optical traps could be used to create novel spatial probes and sensors. Inorganic nanowires have diameters substantially below the wavelength of visible light and have electronic and optical properties that make them ideal for subwavelength laser and imaging technology. Here we report the development of an electrode-free, continuously tunable coherent visible light source compatible with physiological environments, from individual potassium niobate (KNbO3) nanowires. These wires exhibit efficient second harmonic generation, and act as frequency converters, allowing the local synthesis of a wide range of colours via sum and difference frequency generation. We use this tunable nanometric light source to implement a novel form of subwavelength microscopy, in which an infrared laser is used to optically trap and scan a nanowire over a sample, suggesting a wide range of potential applications in physics, chemistry, materials science and biology.     

Fe纳米线阵列宏观磁性的Preisach模拟

采用阳极氧化铝模板法制备16nm的铁纳米线阵列膜,并研究了其宏观磁学性质.沿着纳米线长轴加场测得的磁滞回线表现出高的矫顽力和矩形比,归因于垂直于膜面的高形状各向异性.等温剩磁曲线和直流退磁曲线的测量结果表明纳米线阵列体系中存在强烈的退磁性相互作用.采用Preisach模型对相关曲线进行模拟,发现剩磁矫顽力和相互作用场的分布较窄,是一种典型的符合双势垒模型的体系.     

二维V型AlP半导体及其可调直接带隙

一种新型单分子层V型结构磷化铝(V-AlP)二维半导体材料被理论预测,且通过第一性原理计算,它的稳定性和电学性质也得到详细考察. 在外加应力和电场作用下,其电子结构被有效地调控.计算结果表明它有很好的稳定性,且具有宽的直接带隙(2.6 eV).在双轴应力下,其带隙可以在(1～2.6 eV)范围内调控.在外加张力的作用下,其直接带隙可以转变成间接带隙.在不同的应力作用下, 单层 V-AlP的能带结构变化趋势明显不同,因此其表现出对外加应力的各向异性. 当外加电场从5 V·nm－1变为10 V·nm－1时,单层V-AlP的带隙可以从0 eV线性调控到2.6 eV. 研究结果表明应力和电场都可以有效地改变单层V-AlP的电子能带结构,因此这种二维V－AlP在纳米电子器件中有着广阔的应用前景.     

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.     

金催化合成硫化锌纳米线及其发光性质的研究

采用金催化和直接蒸发ZnS粉末的方法,合成出大量具有纤锌矿结构的单晶ZnS纳米线。该纳米线的线径均匀,线形规则,直径在80~120 nm,长度约几十微米。研究发现纳米线的形貌对合成的温度很敏感,合成温度的升高会导致纳米线直径的迅速增加。单根纳米线EDS分析表明,ZnS纳米线线体中均匀分布着Au元素,Au元素的掺入是纳米线生长形成后由端部颗粒通过固态扩散进入纳米线中。室温光致发光谱显示:ZnS纳米线有两个发光峰,分别位于446 nm和520 nm处。446 nm的发光峰是由缺陷所致,而520 nm左右的发光峰是由Au元素掺杂所致。     

Single-crystal metallic nanowires and metal/semiconductor nanowire heterostructures

Substantial effort has been placed on developing semiconducting carbon nanotubes and nanowires as building blocks for electronic devices--such as field-effect transistors--that could replace conventional silicon transistors in hybrid electronics or lead to stand-alone nanosystems. Attaching electric contacts to individual devices is a first step towards integration, and this step has been addressed using lithographically defined metal electrodes. Yet, these metal contacts define a size scale that is much larger than the nanometre-scale building blocks, thus limiting many potential advantages. Here we report an integrated contact and interconnection solution that overcomes this size constraint through selective transformation of silicon nanowires into metallic nickel silicide (NiSi) nanowires. Electrical measurements show that the single crystal nickel silicide nanowires have ideal resistivities of about 10 microOmega cm and remarkably high failure-current densities, >10(8) A cm(-2). In addition, we demonstrate the fabrication of nickel silicide/silicon (NiSi/Si) nanowire heterostructures with atomically sharp metal-semiconductor interfaces. We produce field-effect transistors based on those heterostructures in which the source-drain contacts are defined by the metallic NiSi nanowire regions. Our approach is fully compatible with conventional planar silicon electronics and extendable to the 10-nm scale using a crossed-nanowire architecture.