硅纳米线的制备与生长机理

硅纳米线是一种新型的一维半导体光电材料.本文较系统地介绍了硅纳米线在制备技术、生长机理方面的研究现状与最新进展,主要就激光烧蚀法、化学气相沉积法、热气相沉积法及溶液法等制备方法和基于气-液-固机理的生长机理、氧化物辅助生长机理及固-液-固生长机理等作了较为详尽的论述.     

钨晶须/纳米线的制备工艺原理及最新研究进展

综述了钨晶须/纳米线几种典型的制备方法及其最新研究进展,如气相沉积法、金属催化诱导法、电化学蚀刻法、模板法等,介绍了气-固、气-液-固和气-固-固生长机制及模型,分析了钨晶须/纳米线在研究和应用中存在的主要问题,指出钨晶须/纳米线生长过程中的影响因素、生长模型建立及钨晶须/纳米线的形貌、组成和产率综合调控是未来重要的研究方向.     

单晶氮化硅(α-Si3N4)纳米线的制备及其光学性能

介绍了用一种简单的气相合成方法制备出了大量高纯单晶氮化硅(α-Si3N4)纳米线,所形成的纳米线粗细均匀、表面光滑,直径为30～80nm,其长度可达数百微米.同时讨论了氮化硅纳米线的生长机理,其生长过程中气-固机制起主导作用.荧光测试结果表明,氮化硅纳米线的发光有一个宽的发光带(波长从500～700 nm),发光峰位于567 nm.     

生长温度对InAs/GaAs横向异质结构纳米线形貌及晶体结构的影响

低维半导体材料因其超常的物理性能而受到了广泛关注和研究。本文采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术,利用金作催化剂制备了InAs/GaAs横向异质结构纳米线,并讨论了不同生长温度情况下InAs横向异质材料对纳米线形貌及晶体结构的影响。提高InAs材料的生长温度,可以有效地抑制纳米线的纵向生长,使其实现横向异质结构的生长。在异质结构纳米线横向生长时发生了侧面晶面旋转的现象,这是纳米线表面重构后侧面趋向能量更低的晶面的结果。本文的研究工作为推动微纳技术的发展提供了相应的理论基础和科学依据。      

磁性金属Fe纳米线的制备及其性能

本文尝试采用纳米Au颗粒作为催化剂,利用化学气相沉积法合成铁纳米线。并着重研究了不同沉积温度对纳米线生长过程的影响。研究结果表明,过低沉积温度无法分解二茂铁,而过高沉积温度则会导致二茂铁高温分解副反应发生,生成大量碳颗粒,从而阻碍铁纳米线的生长。作者在600℃沉积温度下,以二茂铁为反应前驱体和蓝宝石作为基板,通过纳米Au颗粒的催化作用首次成功获得了大批量的铁单晶纳米线,并进一步揭示了纳米线的气-固生长机制。此外,本文还对合成的单晶Fe纳米线的磁各向异性进行了探讨。     

直接氮化法制备氮化铝纳米线

在氮、氢混合气气流中(氢气10%,体积比),以铝和氯化铵混合粉体为原料,在水平管式炉中采用直接氮化法合成了氮化铝纳米线。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对纳米线的形貌和结构进行了检测与分析;研究了铝和氯化铵的比例(质量比)、反应温度、升温速度等因素对生成物的种类、形貌和氮化铝纳米线产量的影响。研究发现,所获得的AlN纳米线为单晶六方纤锌矿结构,表面不光滑且有非晶层,而AlN纳米线依照Vapor-Solid(VS,气-固)生长机制生长。获得了较为优化的制备氮化铝纳米线的工艺条件,利用VS生长机制和气相过饱和度概念对上述影响氮化铝纳米线生长的条件进行了初步的机理分析。     

催化剂辅助化学气相沉积法制备InN纳米线

采用催化剂辅助化学气相沉积法,通过固-液-气（V-L-S）机理控制在硅衬底上制备了高质量的InN纳米线。利用FESEM、XRD、HRTEM对制备的InN纳米线的表面形貌和结构进行了表征。分析表明合成的InN纳米线为标准的六方纤锌矿结构,纳米线沿[102]方向生长。室温PL光谱表明,制备的InN纳米线在1580rlIn（...     

具有四角状棒-线结构纳米氧化锌的制备和性能

用气相氧化法合成出具有纳米棒-线结构的ZnO纳米材料.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察和X射线衍射谱(XRD)的分析表明:四角状ZnO纳米材料具有六方纤锌矿晶体结构,在棒-线纳米结构中,每个角的长度为1～2 μm,纳米棒的直径为100～200 nm,纳米线的直径约为30 nm.用气-固(VS)生长机制解释了棒-线纳米结构的形成.与ZnO大块材料不同,四角状ZnO纳米棒-纳米线材料在室温下具有～380 nm波长的紫外发射和～520 nm波长的绿光发射,其机理是晶体中杂质与结构缺陷少,以及与其纳米尺度相联系的量子限域效应.     

基于气液固机理的大批量InN纳米线生长

采用气液固机理生长了大批量均匀的InN纳米线,扫描电镜图像显示出这些光滑纳米线的平均直径和长度分别为65nm和15μm。高分辨透射电镜、选区电子衍射、微区拉曼散射光谱结合EDS能谱说明了纳米线为六方纤锌矿结构单晶,并证实了纳米线的生长遵循气液固生长机理。纳米线的光致发光光谱在1.89eV附近有一发光峰。改变NH3的流量可以调控纳米线的形貌和生长方向,我们从能量角度对此进行了解释。     

一种链珠状SiO2纳米线的制备及分析

实验通过硅粉和氯化钙盐高温处理, 以熔融CaCl₂高温下产生的蒸气作为特殊的蒸发载体, 在1300℃条件下通过热蒸发法在石墨基板表面获得了具有草坪状排列的特殊形状的纳米线。系列测试分析表明, 该纳米线的直径为50~400 nm, 长度约为几个微米, 且为面心立方结构。另外, 系统分析显示传统的纳米线生长模型如气-液-固(VLS)生长机制不能很好地解释该二氧化硅纳米线在石墨纸上的生长过程, 本文提出的一种增强的气-液-固生长机制, 可以很好地解释上述纳米线的生长过程。     

壳核结构纳米Fe包覆玻璃微珠复合材料的制备

以金属盐、柠檬酸和玻璃微珠等为原料,采用非均相沉淀-热还原法制备了纳米金属铁包覆空心玻璃微珠壳-核复合材料。采用SEM/EDS、XRD对包覆前后的复合微球进行了表征,分析了表面活性剂和加料速度对壳-核微球的形成、形貌和物相的影响。结果表明,在优化的工艺条件下,可以制备出晶粒尺寸约为50.2nm的纯铁均匀包覆的壳-核结构复合材料,包覆层显示出均匀、光滑和紧密的特点,包覆层Fe原子为体心立方结构。表面活性剂的加入提高了颗粒分散均匀性,促进了包覆层的形成。随着碳酸氢铵滴加速度的增大,引起均相沉淀的发生,在颗粒表面形成凸起。     

核/壳型Fe/Y_2O_3纳米复合粒子的制备及微结构分析

以Fe和Y2O3的微米粉为原料,压制成块体靶材,利用物理气相蒸发法原位合成了核/壳型Fe/Y2O3纳米复合粒子,并对其成分、形态和微结构进行了研究。高分辨透射电镜和暗场成像分析结果表明Fe/Y2O3纳米复合粒子具有清晰的核/壳结构,其内核及外壳分别为-αFe和体心立方相Y2O3。通过定量氧辅助-气-液-固机制对纳米复合粒子的形成过程进行了探讨。实验结果表明,本文所采用的物理气相方法实现了稀土氧化物包覆异质金属纳米胶囊的合成,为多组元纳米结构的复合提供了实验依据。     

热蒸发铜粉法制备硅纳米线的研究

研究发现,热蒸发铜粉即可在硅衬底上直接生长出硅纳米线.场发射电子扫描电镜和透射电镜分析表明,纳米线的形貌、结构及生长机制,随沉积区域的不同而变化.在高温沉积区,硅纳米线高度弯曲且相互缠绕,按气-液-固机制生长;在低温沉积区,高度定向生长的直硅纳米线,规整地排列在硅衬底表面,其生长机制是氧化辅助生长机制.     

基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长研究概述

Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线由于具有独特的性能、丰富的科学内涵而被广泛应用于微机电、光电子、光伏电、传感等方面,并在未来纳米结构器件中占有重要的战略地位,近年来引起了人们极大的兴趣和关注。探索Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线新的结构调控手段,研究具有重要应用价值的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的可控生长方法和技术,从而获得可应用于器件和功能实现的高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线是目前各研究组的主要目标。基于气-液-固模式的纳米线生长方法具有对纳米线形貌及晶体质量可控的优点,成为当前制备高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的主要生长技术。催化辅助生长是一种有金属催化剂参与的纳米线生长方式,它可以有效降低反应物裂解能量、提高材料成核质量、控制材料生长方向、提高反应效率、稳定材料晶体结构。自催化生长是指在纳米线生长过程中不添加其他物质作为催化剂,而由反应物自身起催化作用的生长。由于自催化生长在反应过程中未引入其他物质,所以生成物纯度较高。Ⅲ-Ⅴ族异质结构半导体纳米线常具有两种半导体各自不能达到的优良光电特性,其又可划分为纵向异质结构和横向异质结构。Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线除了可以在与其自身材料相同的基底表面上生长之外,还可在与其材料不同的基底表面上生长,即在异质基底表面生长。异质基底生长在材料兼容、光电集成等方面具有十分广阔的应用前景。本文对基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长进行了综述,并对近些年基于催化辅助和自催化的纵向异质结构、横向异质结构以及异质基底的成长研究现状进行了总结,为推动Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线制备技术的发展提供了参考依据。     

基于碳纳米管模板的氮化镓纳米线束合成

通过金属有机物化学气相沉积方法在碳纳米管模板上生长氮化镓纳米线束.对所生长的纳米结构进行了扫描电镜和X射线能谱分析,结果显示氮化镓纳米晶体可以与碳纳米管形成纳米线束状复合物.纳米线束状复合物直径为100～200 nm,长度为1.5～2.5μm,纳米线的两端呈现尖角状.由于氨气很容易吸附在碳纳米管表面,可知所获得的纳米结构的初始生长机制为碳纳米管的表面氮化.该研究也证明金属有机物化学气相沉积将是用于制造化合物纳米结构材料的一项有效的技术.     

共注射成型中芯/壳层材料黏度比对追赶距离的影响

在塑料共注射成型中,芯/壳层材料分布是衡量制品质量的主要指标,当芯层熔体前沿突破壳层熔体前沿时形成前端突破,前端突破是导致废品的主要原因。成型过程中芯/壳层材料黏度比是影响材料充填和最终分布的最主要的因素。文中采用计算机辅助工程(CAE)软件对不同的芯/壳层材料组合进行共注射模拟分析,研究了不同的芯/壳层材料黏度比对充填过程中芯层熔体和壳层熔体前沿推进距离的影响,获得了芯/壳层材料黏度比对共注射成型过程中芯/壳层前沿距离演化的影响规律。     

一维Si3N4合成的研究进展

纤维、晶须、纳米线等一维Si_3N_4材料及纳米带、纳米管、纳米环、纳米电缆等准一维Si_3N_4材料是具有优异的力学和热学性质的宽禁带半导体,在复合材料、催化、微纳器件和机电系统等方面有重要的应用价值。按形貌特征对一维Si_3N_4进行分类,概括了直接氮化法、碳热还原法、化学气相沉积法和先驱体热解法等合成方法,阐述了气-液-固、气-固、固-液-固等生长机制,详述并总结了一维Si_3N_4的研究现状,进而对其存在的问题和研究方向进行了分析和展望。     

硅衬底上有序氮化铝纳米线阵列的生长

在450℃反应温度下,利用无水三氯化铝与叠氮化钠在25mL的不锈钢反应釜中直接反应,成功地在硅片衬底上制备了六方单晶氮化铝（h—AlN）纳米线有序阵列。这些纳米线呈长直线状,粗细均匀,直径约为100nm,长度均在几个微米以上。所有纳米线生长方向一致,而且与硅片衬底垂直。经过分析,纳米线由气液固机制生长而成.     

催化剂辅助化学气相沉积法制备InN纳米线

采用催化剂辅助化学气相沉积法,通过固-液-气(V-L-S)机理控制在硅衬底上制备了高质量的InN纳米线。利用FESEM、XRD、HRTEM对制备的InN纳米线的表面形貌和结构进行了表征。分析表明合成的InN纳米线为标准的六方纤锌矿结构,纳米线沿[102]方向生长。室温PL光谱表明,制备的InN纳米线在1580nm(0.78eV)处存在很强的无缺陷的带边发射,与六方纤锌矿结构InN单晶发射峰位置一致,表现出良好的光电性能。     

复合材料夹芯圆柱壳的声辐射性能

为了量化评估两种功能型材料的声振性能,基于结构有限元(FEM)法和声学边界元(BEM)法,计算出典型环肋圆柱壳的振动声辐射,结果与文献试验值的一致性较好。进行动态热力学实验并基于温频等效原理,得到了黏弹性吸声芯材的动态力学参数;采用流体有限元法模拟水和圆柱壳的耦合作用,最后采用间接边界元法计算了点激励作用下不同功能材料夹芯壳辐射声场。结果表明:周向模态对浮力材料夹芯壳和吸声材料夹芯壳模态阻尼比均有重要的影响,轴向模态仅对吸声材料的夹芯壳模态阻尼比有显著影响;与等质量的钢壳相比,浮体材料夹芯壳的最大声功率降低21.38 d B,吸声材料夹芯壳的最大声功率降低56.55 d B;将两种功能材料按比例组合作为夹芯材料,壳体的辐射声功率随着吸声材料占比的增加而降低,但是降低的幅度不断减小。