纳米结构的倾斜角度沉积及性能优化

纳米材料发展的关键是纳米结构的制备、形貌调控和性能优化.倾斜角度沉积是以较大的角度(大于75°)倾斜入射沉积薄膜,通过控制沉积参数,得到具有特殊形貌纳米结构的方法,具有适用范围广,操作便捷,制备的薄膜面积大、纯度高、结构规整等特点,是一种理想的制备纳米材料的方法.本文介绍了采用倾斜角度沉积技术制备氧化铪抗反射薄膜和银基表面增强拉曼基底,详细分析了该方法的参数调控对纳米结构的形貌和性能的影响,并指出将倾斜角度沉积与其他先进技术相结合(以原子层沉积为例),可进一步优化纳米结构的性能,提高倾斜角度沉积的使用范围.     

溅射制备Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜的组织结构研究

采用磁控溅射法制备Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜,并将制备薄膜在不同的温度下进行真空热处理.研究了不同工艺条件下制备薄膜的结构、形貌和磁性.结果表明:采用磁控溅射在单晶Si基底上溅射Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜,主要为沿基底法线方向的柱状晶结构,随着热处理温度提高,薄膜晶化程度提高,沉积在Cu基底上的薄膜磁性优于沉积在Si基底上薄膜的磁性.     

利用铜基底增强化学镀法制备金纳米颗粒/石墨烯复合薄膜

采用电泳沉积技术在铜基底表面制备了石墨烯(GNS)薄膜,进而利用氯金酸水溶液与铜基底之间的电置换反应在GNS薄膜表面沉积金纳米颗粒,从而得到金纳米颗粒/石墨烯(Au/GNS)复合薄膜.通过原子力显微镜(AFM),场发射扫描电镜(FE-SEM)X射线衍射(XRD)等测试手段对样品进行厚度,微观结构和化学成分分析,研究了不同置换反应时间对所得复合薄膜形貌和结构的影响,并分析了复合薄膜的沉积机理.     

基于蝶翅鳞片三维结构的Au/SnO2纳米复合材料制备及其表面增强拉曼散射性能研究

利用巴黎翠凤蝶前翅翅鳞片作为模板,通过前驱体浸泡后烧结的方法制备出具有原始蝶翅鳞片准周期三维结构的SnO2(金红石相),并采用化学沉积的方法在已制备的SnO2上沉积Au纳米颗粒,合成出Au/SnO2纳米复合材料.通过SEM、XRD以及TEM等表征方法检测并分析该材料形貌结构和成分组成.采用罗丹明6G(R6G)作为分析物,测试该材料的表面增强拉曼散射光谱.通过材料形貌结构图及UV-Vis漫反射光谱谱图,分析该基底的表面增强拉曼散射机理.该基底所具有的三维结构为拉曼信号增强提供大量"热点",而基底材料中SnO2和Au纳米颗粒为拉曼增强效应提供协同作用.良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有一定的应用前景.     

预处理基底上择优取向的ZnO纳米柱的制备

在预处理基底上,采用化学溶液沉积法在低温下制备氧化锌纳米柱薄膜.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了氧化锌纳米柱的形貌和晶体结构.研究表明,控制制备过程中的工艺条件:氨水含量、烧结温度、沉积温度、ZnCl2浓度,可以达到优化氧化锌纳米柱的形貌和晶形取向的目的,最后得到单分散性、规整、高度取向的氧化锌纳米柱.并利用晶体生长理论和预处理基底的形貌表征等对反应机理、晶体取向进行讨论.     

碳纳米管/氧化锌复合结构的可控合成

详细介绍了在碳纳米管基底上制备氧化锌纳米结构的多种方法,如蒸汽反应法、碳热还原法、原子层沉积法以及水热沉积法,探讨了不同方法和不同参数对氧化锌纳米结构及其性能的影响,结合目前实验分析了制备碳纳米管/氧化锌复合结构存在的问题及解决方案,展望了碳纳米管/氧化锌复合材料的发展方向和应用前景。     

离子液体添加剂对电沉积氢氧化镁薄膜形貌的影响

以离子液体[MEIM]+[ES]-为晶体生长调控剂,采用简便的电化学方法合成了特定形貌的氢氧化镁纳米结构薄膜.对影响电沉积氢氧化镁薄膜的合成参数(如离子液体的含量、沉积电位和沉积时间)进行了研究,并分别用电镜、X射线衍射和热分析技术对所得氢氧化镁薄膜的形貌和热稳定性进行了表征.此外,该电化学过程可望推广到制备其它形貌独特和性能奇特的纳米/介观结构.     

交流电沉积原位制备Au/Cu双金属SERS探测器

为进一步提高拉曼探测器的检测灵敏度、降低制备成本,使用交流电沉积法在预定的微区域内制备Au/Cu双金属纳米枝晶作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底。通过调节电解液中金、铜离子的浓度配比,制备不同金、铜质量比的SERS基底。以四巯基吡啶作为指针分子,进行激光共焦显微拉曼实验。结果表明:Au/Cu双金属纳米枝晶性能优于单独Au纳米枝晶与Cu纳米枝晶,且铜质量占比为30.1%的双金属SERS基底相比质量占比为13.2%、44.3%的基底具有更高的拉曼活性。从物理增强机理的角度,揭示增强性能与形貌特征的关系,即纳米枝晶分支分布越密集,性能越好。     

酞菁铜/氧化钛纳米复合薄膜的制备及其光导性能的研究

通过电化学阳极氧化法在Ti片上制备了氧化钛(TiO2)纳米管阵列.用这种高度有序的阵列结构作为模板,利用电泳沉积的方法在模板表面沉积了一种有机半导体材料酞菁铜(CuPc),从而得到了CuPc/TiO2有机/无机纳米复合结构.通过场发射扫描电镜(FESEM),透射电镜(TEM)等手段对这种复合结构的表面形貌及结构进行了表征.能谱数据证实了复合结构中有机物的存在.此外,CuPc薄膜的形貌和结构可以通过改变电泳沉积参数(如沉积时间和电压)进行调控,从而得到相应的纳米晶、纳米线和微米线薄膜.用该复合薄膜作为载流子发生层制备的双层光导体的光导性能测试结果表明,与复合前的氧化钛薄膜相比,该复合薄膜的光敏性有明显的提高.     

PMMA基底含氢非晶碳膜的结构和摩擦学性能

分别用磁控溅射和等离子体增强化学气相沉积方法在PMMA基底上沉积硅膜和含氢非晶碳(a-C:H)膜.用氩离子溅射硅靶制备硅膜,以甲烷和氢气为反应气体在不同自偏压下制备非晶碳膜.分别用原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外拉曼光谱表征薄膜的形貌和结构,并分别用纳米压痕仪和栓盘摩擦磨损试验机测试其机械和摩擦学性能.结果表明,沉积碳膜的PMMA基底呈现出高硬度、低摩擦系数和低磨损率的特性.碳膜的显微结构、机械和摩擦学特性均显著依赖薄膜沉积过程中使用的自偏压,其摩擦系数和磨损率与其硬度和sp3含量密切相关.     

氧化锌纳米棒形貌对ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的影响

采用电化学沉积法制备了ZnO纳米棒,首先讨论了电化学沉积参数对氧化锌(ZnO)纳米棒形貌的影响,并对不同长度ZnO纳米棒的光吸收和反射等性质进行了研究.实验发现沉积时间是影响纳米棒长度、直径的重要因素,ZnO纳米棒的微观形貌对其光学性质有重要影响.然后以氧化锌纳米棒为n型材料,以氧化亚铜为p型材料,通过电化学沉积法构筑了ZnO/Cu2O异质结太阳能电池,并测试了其光伏性能,研究表明增长纳米棒阵列的长度使得开路电压、短路电流密度及光电转换效率等性能得到提升.最后,综合分析了氧化锌纳米棒形貌与所组装电池的性能之间的关系,发现调控氧化锌纳米棒的形貌是提高ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的有效途径.     

真空镀膜法制备纳米铝颗粒膜及其表面等离激元共振特性研究

采用直流磁控溅射镀膜技术制备了纳米铝颗粒膜,并尝试通过两种方式获得纳米铝的表面等离激元共振吸收峰,一种是先在室温石英基底上沉积纳米铝,再进行真空退火;另一种是在热石英基底上沉积纳米铝.用透射电镜和扫描电子显微镜、X-射线光电子谱、紫外-可见吸收光谱表征了样品的形貌和晶态结构、成份和吸收特性.采用比对的方式,研究了基底温...     

TiN/H-DLC薄膜的制备及其性能研究

为了探究用复合技术制备的DLC复合薄膜的力学性能和耐腐蚀性能,采用多弧离子镀(MAIP)和非平衡磁控溅射技术(UBMS)分别在316L不锈钢基底上沉积了H-DLC、TiN和TiN/H-DLC薄膜.采用三维轮廓仪、扫描电镜以及拉曼光谱分析薄膜的形貌和微观结构,采用纳米压痕仪、划痕仪、CSM摩擦试验机和电化学工作站表征了薄...     

银树枝状纳米结构阵列的制备与性能研究

形貌及尺寸规整可控的纳米晶体的合成是目前十分引人注目的纳米材料研究领域,制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题。采用直接水相还原法在聚丙烯酸钠保护下制备了银树枝形纳米结构,并将这种银树枝纳米晶溶胶滴加在经过预处理的玻璃基底上,通过自组装制备了银纳米树枝结构阵列。通过扫描电镜(SEM)观察了这种样品的微观结构,并用透射率测试研究了其光学性能。     

CdSZnO核壳纳米棒阵列结构的制备及在太阳能电池中的应用

采用水热法制备垂直于FTO导电玻璃基底的ZnO纳米棒阵列,然后通过电化学沉积法在ZnO纳米棒阵列上沉积CdS纳米晶,形成CdS/ZnO核壳纳米棒阵列结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对所得样品的形貌、结构组成进行分析表征;并以其为光电极组装太阳能电池,研究CdS纳米晶厚度对该电池光电性能的影响。结果表明,所得样品不仅拓宽和加强电池的光吸收能力,也有效调控光生载流子的传输。当CdS纳米晶沉积时间为60s时,电池的光电转换效率最高可达1.10%。     

高致密度FeNi纳米颗粒薄膜制备与性能研究

传统磁控溅射装置制备的纳米颗粒薄膜粒径不均一并且实现粒径大小调控比较困难.本研究采用电场辅助沉积技术,在沉积平台施加5～30 kV的电场,以Si(100)为衬底制备了一系列纳米颗粒粒径均一的高致密度FeNi纳米颗粒薄膜材料.通过XRD、SEM以及VSM测量,研究了不同沉积电场下FeNi纳米颗粒薄膜的结构、形貌和磁性能....     

旋涂自组装胶体纳米球制备SERS基底的研究（英文）

研究了以旋涂自组装胶体微球来制作纳米结构模板,并在模板的表面采用离子溅射镀膜的方式沉积Au层,制备了Au FON型表面增强拉曼散射(SERS)基底.理论计算出了不同材料的小球在不同直径下所需要配制的分散液浓度.通过扫描电镜观测其表面形貌,结果表明接近理论计算的浓度所制备的基底具有均匀一致的六角密排布,球体间形成10 nm左右的间隙,证明了理论计算的可靠性,且通过离子溅射镀膜后模板表面形成更丰富的表面结构.拉曼表征结果证明具有均匀间隙的六角密排布结构的SERS基底具有更好的SERS性能.采用时域有限差分法(FDTD)对200 nm和400 nm的球形结构进行仿真,在间距均为10 nm的情况下,200 nm的球型结构具有更高的热点密度、更好的增强效果,与实验中拉曼表征的结果一致.     

Cu/AAO复合材料的制备及表征

通过阶梯降压法,成功制备出带有铝基底的有序多孔阳极氧化铝,铝基底与有序多孔氧化铝之间的阻挡层极薄。以该模板为阴极,采用循环伏安法电化学沉积技术制备出Cu/AAO纳米复合材料。分别用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法对该纳米复合材料的形貌、组成和结构进行了表征和分析。结果表明,Cu纳米线在模板中填充率高,直径约为70nm,长度可达30μm,具有面心立方单晶结构。     

银纳米颗粒的化学还原法制备简介及其应用

银纳米颗粒的光学性能,如局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性可通过其形貌、尺寸、外部介电环境的调控而实现变化。不同形貌的银纳米颗粒具有强弱不同的局域表面等离子体共振效应,从而表现出独特的光学性质。综述了利用化学还原法制备不同形貌的银纳米颗粒,主要包括柠檬酸钠还原法、多元醇法以及种子介导生长法,分析了这3种合成方法的机理和特点,将近年来不同形貌银纳米颗粒的研究进展进行了综述。最后介绍了不同形貌银纳米颗粒在表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Roman scattering,SERS)基底、催化、抗菌领域上的应用研究,并总结和展望了银纳米颗粒在合成和相关应用领域的发展前景。     

Ti O2纳米管阵列基底退火温度对CdSe/Ti O2异质结薄膜光电化学性能的影响

通过电化学沉积法以TiO2纳米管阵列(TNTs)为基底制备CdSe/TiO2异质结薄膜。研究TiO2纳米管阵列基底不同退火温度(200,350,450,600℃)对CdSe/TiO2异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM,XRD,UV-Vis,电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明:立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO2纳米管阵列管口及管壁上。TiO2纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时,为无定型态,在TiO2纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少,尺寸小,异质结薄膜光电性能较差,光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃,TiO2纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变;且沉积在TiO2纳米管上的CdSe颗粒增多,尺寸增大,光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大,为4.05mA/cm^2。当退火温度达到600℃时,TiO2纳米管有金红石相出现,CdSe颗粒变小,数量减少,光电化学性能下降。