金属援助硅化学刻蚀法可控制备硅纳米线阵列

基于金属援助硅化学刻蚀机理,成功地发展了一种形貌可控地制备硅纳米线阵列的有效方法。在该方法中,通过银纳米颗粒催化层的微结构和硅化学刻蚀的时间来调控硅纳米线阵列的形貌。扫描电子显微镜(SEM)形貌表征的实验结果证实:硅纳米线阵列的孔隙率依赖银纳米颗粒催化层的微结构,硅纳米线阵列的高度依赖于硅的刻蚀时间。这种形貌可控地制备单晶硅纳米线阵列的方法简单、有效,可用于构筑硅纳米线光伏电池等各种硅基纳米电子器件。     

醇还原法制备银纳米线及其生长机制的探究

本文以硝酸银(AgNO3)为银源,乙二醇(EG)为还原剂和溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为生长导向剂,氯化铜(CuCl2)为晶型诱导剂,采用多元醇还原法制取银纳米线.通过SEM、TEM、XRD、XPS和UV?vis等测试方法,分析了银纳米线的生长机制,并探讨了PVP辅助银纳米线定向生长的具体原理.研究结果表明,银纳米结构是在五边孪晶晶种上定向生长为一维的纳米线,PVP中的氧原子会与纳米银表面的银原子产生强烈的相互作用来控制着银纳米线的单向生长过程,并且当PVP与AgNO3的摩尔浓度比为6时可制取形貌规整、长度超过60 um的银纳米线.     

钨酸锰纳米线的水热法制备与表征北大核心

以MnCl2,MnC2O4和Na2WO4为反应前驱体,以KOH为矿化剂,在没有采用任何表面活性剂和模板的条件下,采用水热法成功制备出MnWO4晶体。用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对制备出的MnWO4晶体的结构和形貌进行了表征,并对MnWO4晶体的形成机理进行了初步探讨。结果表明,反应前驱体和pH值可以控制MnWO4晶体的一维取向生长。当以MnCl2作为锰源,随着pH值的升高,制得的MnWO4晶体的形貌由球形向棒状转变,制得的MnWO4纳米棒的长度约为200nm,直径约为30nm。而当采用MnC2O4作为锰源,当PH值升高时,制得的MnWO4晶体的形貌由纳米棒向纳米线转变,最终制得的MnWO4纳米线的长度为1～1．5μm,直径为20-50nm。     

Cu2O颗粒的制备及其吸附性能北大核心

通过液相还原法制备了Cu2O颗粒,利用扫描电子显微镜（SEM）以及X射线衍射（XRD）等手段对粒径的大小、微结构以及组分进行了测试和分析。测试结果表明：Cu2O颗粒为组分单一、表面含有大量孔隙的八面体结构。颗粒的粒径大小并不均匀,分布在几十纳米到1微米之间。同时研究了Cu2O颗粒的吸附特性,发现Cu2O颗粒对甲基橙具有良好的吸附能力。在吸附160min后,甲基橙的吸附率为67．5％,而且其最高吸附率可达94．86％。Cu2O颗粒的吸附性能可能主要来源于颗粒上的孔隙结构。拟合结果表明Cu2O颗粒的吸附过程符合伪一级动力学方程,这说明Cu2O颗粒的吸附机制主要是物理吸附。     

电化学模板法制备多晶Ni纳米线有序阵列

采用两种简化的电化学模板(自制的多孔阳极氧化铝膜直接作为模板和铜箔复合的商品AAO模板)法制备了长度在微米级,直径为50和200 nm的Ni纳米线阵列.XRD及扫描电子显微镜(SEM)分析表明制备出的Ni纳米线具有面心立方结构且排列规则.上述两种简化的模板法工艺也可用于制备其他金属、合金等的有序纳米线阵列.     

"自上而下"法制备高性能GaN纳米线阵列

针对自下而上生长GaN纳米线的尺寸、形态、取向不易控制的问题,文中采用自上而下刻蚀的方法来制备GaN纳米线材料。以图形化的金属Ni作为掩膜对GaN进行ICP刻蚀,系统研究了刻蚀参数,主要是ICP功率以及RF功率对GaN纳米线形貌以及拉曼、PL光谱的影响,同时也对比了干法刻蚀后,有无湿法处理的影响。研究发现,当ICP功率为1 000 W,RF功率为100 W时,GaN纳米线的拉曼和PL光谱强度较大,表明此功率下刻蚀的纳米线损伤较小。经过KOH浸泡30 min后,GaN纳米线的形貌得到了改善,拉曼和PL光谱强度均优于单纯的干法刻蚀,为下一步器件的制备提供了良好的材料基础。     

ZnO纳米线的制备及其气敏特性北大核心

采用水热法制备了ZnO纳米线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其物相及微观形貌进行了表征和分析。测试结果表明,ZnO纳米线的平均直径和长度分别约为250 nm和10μm。同时,研究了ZnO纳米线气体传感器对挥发性有机化合物(VOC)的气敏特性。实验结果表明,ZnO纳米线的气体传感器在最佳工作温度200℃下,对浓度5×10-7乙醇和丙酮气体的灵敏度分别可达4.58和2.63,相应的响应时间分别为9和6 s,恢复时间均为3 s。其最低检测极限为5×10-8,表明该传感器对不同环境中乙醇和丙酮气体的检测具有潜在应用前景。最后,对ZnO纳米线气体传感器的气敏机理进行了讨论。     

热氧化方法制备直径可控的有序硅纳米线阵列

采用金属辅助化学刻蚀方法结合纳米球模板技术制备出了有序硅纳米线阵列.硅纳米线阵列经过高温热氧化形成一定厚度的氧化层,再使用稀释的HF溶液去除表面氧化层得到可控直径/周期比、低孔隙密度的有序纳米线阵列.主要研究了氧化温度、氧化时间对硅纳米线形貌的影响,并根据扩展的Deal-Grove模型计算了硅纳米线氧化层厚度与氧化时间的关系,讨论了氧化过程中应力分布的影响,理论计算结果与实验结果一致.最后,采用两步氧化的方法制备出了低直径/周期比(约0.1)、低孔隙密度的有序硅纳米线阵列.     

硅纳米线的制备与热氧化处理

采用金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线(SiNW),并进行热氧化处理。制备的硅纳米线的线径减小。研究了热氧化处理对硅纳米线线径的影响。利用光电显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察实验结果,刻蚀后形成了长度为100 μm、线径为100 nm的排列整齐的硅纳米线。在温度为400 ℃、时间为20 min的热氧化处理后,硅纳米线的线径由100 nm减小至50 nm。这表明,通过热氧化处理后的硅纳米线具有更小的线径。     

化学气相沉积法可控制备石墨烯薄膜和单晶畴北大核心

采用化学气相沉积（CVD）法,以铜箔为衬底,以甲烷为碳源,制备了石墨烯薄膜和单晶畴,并利用扫描电子显微镜、光学显微镜、喇曼光谱仪、紫外-可见透过光谱仪等手段对石墨烯进行了系统表征。结果表明,质量分数为10%的稀硝酸对铜箔表面进行腐蚀处理20 s可以有效去除铜箔表面析出的杂质颗粒,从而提高石墨烯的质量。在此基础上,研究了氢气和甲烷体积流量比对石墨烯生长的影响,当氢气和甲烷体积流量比从0∶1变化到5∶1时,石墨烯薄膜从单层生长变化到多层生长。此外,氢气和甲烷体积流量比也会显著影响晶畴的形状,随着氢气和甲烷体积流量比的增加,石墨烯晶畴从无规则形状逐渐变化到六边形。     

Ni2+掺杂浓度对TiO2薄膜的制备及性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英(SiO2)衬底上制备了多层TiO2及Ni3+掺杂TiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman)及紫外分光光度计(UV-Vis)对薄膜样品进行结构性能表征.实验结果表明,在400℃下退火3h得到的TiO2薄膜均为锐钛矿相,Ni2+的掺杂对退火处理TiO2薄膜结晶行为影响不大,但Ni2+的掺杂有效阻碍了TiO2由无定型向锐钛矿相的转变;同时,Ni2+掺杂引起TiO2薄膜吸收边发生明显的红移,使其进入可见光波段的范围.     

基于Au辅助化学刻蚀法实现低成本制备硅纳米线阵列

Au在Si表面的成膜质量对金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线至关重要.以Ti、Cr作为浸润层,可显著改善Au在硅表面的成岛趋势,获得优质的Au膜并大幅度减少Au的使用量.同时,针对加入Ti、Cr后对Au辅助化学刻蚀影响的研究表明,Cr在刻蚀液中是稳定的,因此阻碍了Au催化刻蚀反应,而Ti与反应溶液快速反应,不影响Au对Si衬底化学刻蚀的催化作用.基于以上工作,以PS球为模板沉积制备Ti/Au(3 nm/20 nm)优质膜,使用金属辅助化学刻蚀,制备了有序的Si纳米线阵列.     

催化剂辅助化学气相沉积法制备准单晶ZnO纳米线

利用Au催化辅助化学气相沉积生长技术,在n-Si(111)衬底上制备了准单晶的ZnO纳米线.X射线衍射分析的结果表明, ZnO纳米线具有明显的沿(0001)方向定向生长的特征.扫描电子显微镜分析表明,ZnO纳米线的典型直径约为100 nm,长度为2～5 μm.讨论了Au催化辅助化学气相沉积生长技术制备ZnO纳米线的原理.     

线径调制Ni纳米线的制备及其磁性

实验基于非对称二次阳极氧化方法,通过在多种不同的电解液中交替阳极氧化制备了孔径大小调制的多孔氧化铝,并以此为模板,电化学沉积了线径调制的Ni纳米线。采用场发射扫描电镜对Ni纳米线进行了形貌表征,照片显示纳米线粗、细段的直径分别约为65和35 nm。X射线衍射分析结果表明Ni纳米线沿着<220>方向择优生长。采用综合物性测量系统测量了不同温度下纳米线阵列的磁滞回线。结果表明调制Ni纳米线的矫顽力随温度变化很小,其矫顽力主要取决于纳米线的形状各向异性。最后对Ni纳米线的反磁化过程进行了分析讨论。     

图形化硅纳米线阵列场发射阴极的制备及其场发射性能

结合光刻工艺和金属援助硅化学刻蚀法成功地制备了图形化的硅纳米线阵列场发射阴极,研究了其场发射性能。扫描电子显微镜照片显示,嵌入在硅衬底的硅纳米线阵列为垂直取向,形成图形化。场发射测试与分析表明,该阴极能够有效实现场电子发射,并且有利于获得图形化、低发散角的电子束。本研究提供了一种在硅基底上简单、有效地选域制备图形化硅纳米线阵列场发射阴极的途径,可潜在用于构筑各种真空微电子器件。     

基于微结构的银纳米线透明导电薄膜的光电性能北大核心

首先,采用光刻技术并结合湿法刻蚀工艺,在玻璃衬底上制备出蜂窝状分布的圆台阵列微结构,从占空比和反射、透射光线分布的角度分析其光学性能。然后,采用水热法制备银纳米线,并对样品进行X射线衍射（XRD）物相分析和扫描电子显微镜（SEM）微观形貌表征,得到平均直径为80 nm、长度为110μm、长径比大于1 000的超细长银纳米线。最后,通过浓硫酸和双氧水的混合溶液对微结构表面改性,并采用变速旋涂法将银纳米线与微结构完美嵌合,从而制备出基于玻璃衬底上圆台阵列微结构的银纳米线透明导电薄膜,其光电性能优良,测得其可见光透过率为85.97%、方块电阻平均值为23.1Ω/□。     

SnO2掺Ag纳米线的制备、结构表征及光学性质研究

用化学气相沉积法在管式炉中制备了SnO2掺Ag纳米线.纳米线直径约50 nm,长几十微米.通过XRD、TEM和Raman谱仪等测量确定SnO2掺Ag纳米线为金红石型结构,XPS谱表明样品中含有Sn、O和Ag元素,Ag的浓度约为1.8 at.%,室温PL谱显示样品在626nm处有很强的红光发射峰.     

单晶硅微结构表面的制备及其减反射性能北大核心

利用聚苯乙烯胶体微球组装的单层胶体晶体阵列作为掩模板,分别采用反应离子刻蚀和等离子体刻蚀工艺在晶体硅表面构造出不同形态的微纳米结构,并研究不同刻蚀方法和不同刻蚀时间对微结构形态的影响作用。利用分光光度计测试得到微结构表面的反射光谱曲线。结果表明,在0.35-1.1μm太阳光有效吸收波段,单晶硅材料微结构表面的反射率显著降低,由于此时材料的透射率为零,材料在该波段的吸收得到有效增强。同时,具有规则微结构表面的减反射性能比无序微结构表面的减反射性能要更好一些。这为增强单晶硅对太阳能的有效吸收提供了一种简单可行的方法。     

基于金银合金纳米线SERS活性基底的制备

首先采用液相软模板方法合成银纳米线,然后采用静电吸附法将带负电荷的银纳米线和带正电荷的金纳米颗粒组装形成金银合金纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱分析仪(EDS)对材料的形貌和成分进行表征,结果表明金纳米颗粒被均匀吸附在银纳米线的表面。之后将金银合金纳米线偶联到氨基化处理后的硅片抛光面上,组装得到均匀、致密排列的金银合金纳米线表面增强喇曼散射(SERS)基底,该基底具有良好的重现性、均一性和SERS活性。使用尼罗蓝A (NBA)作为喇曼信号分子,SERS基底的最低检测浓度为7.93×10~(-10)mol/L,其分析增强因子(AEF)为6.31×10~7,SERS增强效应很高。此外金银合金纳米线具有高稳定性和良好的生物相容性,因此该基底在SERS生物传感方面具有广阔的应用前景。