基于MEMS芯片的磁性材料TEM表征技术

传统透射电子显微镜(TEM)以电磁场为透镜,通常情况下磁性材料不能直接在TEM下进行观测,一般使用以碳为支撑膜的双联铜网作为样品载网,但仍然有一定的破损概率。设计并实现了一种新型的基于微电子机械系统(MEMS)芯片的磁性材料TEM表征技术。该技术通过磁性TEM芯片和配套的样品杆,在TEM内形成一个密闭空间。将磁性样品上载到磁性TEM芯片上,从而实现在TEM下对磁性样品的安全观测。该芯片的核心结构是可以透射电子束的超薄氮化硅窗口,该窗口采用低压化学气相沉积(LPCVD)法制备,具有极高的机械强度,最高可以承受接近400 kPa的气压差。实验结果表明,利用该TEM表征技术可以在TEM下成功观测铁包硅和NiO两种磁性材料,分辨率可以达到原子级。     

氮掺杂多孔碳纳米纤维的制备及其储钾性能

基于静电纺丝获得多孔碳纳米纤维,随后高温锻烧制备出氮掺杂多孔碳纳米纤维(N-CNF),并将其作为钾离子电池的负极材料.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪、Raman光谱仪和比表面积分析仪对目标产物进行了表征,研究了N-CNF负极材料的结构和形貌.N-CNF作为钾离子电池的...     

碳纳米尖端形成的理论分析

用CH4,H2和NH3为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有碳膜的Si衬底上制备了碳纳米尖端.用原子力显微镜和微区Raman光谱仪对碳膜进行了表征,结果表明,碳膜是粗糙不平的非晶碳膜.用扫描电子显微镜研究了不同条件下生长的碳纳米尖端,结果表明,碳纳米尖端的形成与离子的轰击有关.根据实验结果,利用离子沉积和溅射等有关的理论建立了碳纳米尖端形成的三维理论模型,并利用该模型对实验结果进行了解释,它将对控制碳纳米尖端的生长和应用研究有很大的意义.     

影响催化燃烧法制备碳纳米材料的因素

讨论了基底在火焰中的位置、合成时间及火焰的稳定性等因素对乙醇催化燃烧法制备的产物的影响。采用乙醇作为碳源和燃料，在不同的制备条件下分别制备样品，并采用扫描电子显微镜、喇曼光谱等对样品进行表征。实验结果表明，基底在火焰中最佳位置为1.0-2.5cm，最佳的合成时间为5-30min，较高的火焰稳定性对于制备直径比较均匀、结构比较单一的碳纳米管和碳纳米纤维是有利的，而且能够提高产物石墨化程度，减少其结构缺陷。     

碳辅助法制备Mn_3O_4纳米颗粒北大核心

以脱脂棉为碳源,氯化锰为前驱物,采用碳辅助法制备了粒径约为65 nm的Mn3O4纳米颗粒。通过透射电镜（TEM）和高倍透射电镜（HRTEM）对制备样品的形貌、粒径及晶面的结构特性进行了分析;通过X射线衍射（XRD）表征,分别对不同煅烧温度（400-600℃）下样品的物相、晶粒度进行了研究,表明500℃为Mn3O4纳米颗粒的最佳制备温度;X射线光电子能谱（XPS）表征表明制备的Mn3O4表面存在碳元素,N2吸附-脱附曲线测试结果表明Mn3O4纳米颗粒具有较大的比表面积。另外,通过紫外-可见光（UV-vis）吸收表征表明,在一定的波长范围内该Mn3O4纳米颗粒的可见光吸收能力明显增强,有利于提升其光解水制氢能力。     

铜颗粒尺寸可控的碳铜复合微球及其葡萄糖传感器性能

通过水热方法制备得到了含铜元素的碳基微球,并通过控制退火条件使碳基微球中析出不同尺寸的铜纳米、亚微米颗粒。利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法表征了所得的铜、碳复合材料。实验发现,铜颗粒的尺寸随着退火温度的升高而增大,粒径可以在约50~500 nm的尺度范围内实现控制。将不同尺寸的铜纳米颗粒/碳微球复合材料修饰在玻璃碳电极上,制作成为葡萄糖浓度电化学传感电极,并测量了其传感性能和退火条件、铜颗粒尺寸之间的关系。     

NH3与H2之比对碳纳米尖端阵列形成的影响

以CH4,NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si上制备了碳纳米尖端阵列.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分别对碳膜和碳纳米尖端进行了研究,发现碳膜的表面粗糙不平,有许多凸起,在NH3与H2的比例为1/7和1/1时,可形成碳纳米尖端阵列,利用有关等离子体刻蚀理论对碳纳米尖端阵列的形成进行了分析,结果表明,只有在这两个比例下,离子对碳膜内凸起两侧有相同的溅射刻蚀速率,因此可形成碳纳米尖端阵列.     

高温热解法制备碳螺线管的扫描电子显微镜研究

采用高温热解法,以乙炔为碳源,在金属催化剂和促进剂的作用下,大量制备碳螺线管.利用扫描电子显微镜对二重螺旋状碳纤维的形成和碳粒子纳米结构进行了观察研究,探讨螺旋生长机制.螺旋状生长的推动力是催化剂中间体的晶面的各向异性。本文还利用扫描电子显微镜表征其拉弹性。     

影响催化燃烧法制备碳纳米材料的因素

讨论了基底在火焰中的位置、合成时间及火焰的稳定性等因素对乙醇催化燃烧法制备的产物的影响。采用乙醇作为碳源和燃料,在不同的制备条件下分别制备样品,并采用扫描电子显微镜、喇曼光谱等对样品进行表征。实验结果表明,基底在火焰中最佳位置为1.0~2.5cm,最佳的合成时间为5~30min,较高的火焰稳定性对于制备直径比较均匀、结构比较单一的碳纳米管和碳纳米纤维是有利的,而且能够提高产物石墨化程度,减少其结构缺陷。     

影响催化燃烧法制备碳纳米材料的因素

讨论了基底在火焰中的位置、合成时间及火焰的稳定性等因素对乙醇催化燃烧法制备的产物的影响.采用乙醇作为碳源和燃料,在不同的制备条件下分别制备样品,并采用扫描电子显微镜、喇曼光谱等对样品进行表征.实验结果表明,基底在火焰中最佳位置为1.0～2.5 cm,最佳的合成时间为5～30 min,较高的火焰稳定性对于制备直径比较均匀、结构比较单一的碳纳米管和碳纳米纤维是有利的,而且能够提高产物石墨化程度,减少其结构缺陷.     

碳纳米薄膜材料的研究进展

碳纳米薄膜是一种新型碳纳米材料,因其具有优良的物理和化学性能、很好地应用前景而受到了广泛关注。综述了无定形碳膜、石墨烯膜、类金刚石碳(DLC)膜、金刚石膜、CNx膜和碳纳米管(CNT)膜的制备方法和结构的研究进展,总结了其在不同领域的潜在应用价值。探讨了该研究领域亟待解决的问题以及今后的发展前景。今后一段时间内对碳纳米薄膜材料的制备和应用研究将会更加深入,研究应致力于碳纳米薄膜制备方法的简单化,寻求价格低廉的碳源,同时对应用开发还要有所拓展。     

纳米絮状碳膜的制备及场发射特性

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)技术,以CH4和H2为源气体,硅片为衬底制备了碳膜。利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜成功研究了基板偏压、沉积时间、CH4浓度等工艺参数的改变对碳膜絮状结构的影响。通过分析碳膜结构和形貌,得出纳米絮状碳膜的最佳工艺参数。通过电流密度-电场(J-E)曲线和Fowler-Nordheim(F-N)曲线,研究了CH4浓度对纳米絮状碳膜的场发射特性的影响。随着CH4浓度的增加,碳膜的阈值电场逐渐降低,发射电流密度逐渐增加。     

新型结构碳材料——碳纳米针

采用钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)设备,以氢气和甲烷作为反应气源,制备了一种新型结构碳材料--碳纳米针.通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对其形态结构和成份进行了分析研究,结果表明,该种新型结构碳材料具有与碳纳米棒、碳纳米丝相似的性质,而且由于这种碳纳米针独特的结构,更适用于作为扫描探针显微镜的电子探针,从而使得其在某些领域(如电子源探针、扫描探针显微技术、纳米电子器件等)具有潜在的应用前景.     

碳纳米带的合成及场致电子发射

介绍了液相合成的碳纳米带的场致电子发射特性，探索其在场发射中的应用。碳纳米带的合成采用电化学液相合成的方法在硅衬底上制备而成。通过扫描电镜和Raman光谱对碳纳米带的结构进行了分析。场发射特性测试结果表明，碳纳米带膜的场发射阈值电场为2．5V/μm。研究表明碳纳米带具有一些独到的特点，也非常适合场发射显示用冷阴极的制备。研究纳米石墨带薄膜的场发射特性对其在场发射显示器件和其他真空微电子器件中的应用有重要的意义。     

催化燃烧法合成碳纳米线

研究了碳源与催化剂先体对催化燃烧法制备的碳纳米线的影响。采用Cu薄片作为基底，分别采用甲醇、乙醇、丙酮作为碳源，Fe（NO3）3，Ni（NO3）2，Co（NO3）分别作为催化剂先体。将催化剂先体溶解到乙醇中，形成催化剂先体溶液，然后将其涂敷到铜基底上。干燥后，置于火焰中适当的位置，燃烧一定时间，便可制备出黑色絮状沉积物，即碳纳米线。对所制备的产物采用了扫描电子显微镜进行了表征。实验结果表明，使用丙酮、乙醇作为碳源，铁盐、镍盐作催化剂先体时生成的碳纳米线一致性较好。     

用纳米碳制备光子晶体

利用电子束诱导沉积纳米碳柱方法,在一台由KYKY1010B型扫描电子显微镜( SEM)改装的电子束曝光系统中发展了一种无需光刻胶的亚微米图形化技术,微型碳柱的高 度和直径可通过改变聚焦电子束参数加以控制.通过控制电子束辐照位置和对样品台相对漂 移的修正,在镀金的半导体表面8μm×8μm范围内分别得到由纳米碳柱形成的光子晶体点阵 ,包括正方、六方对称和八重准对称等点阵结构,为进一步开展半导体光子晶体的实验研究打下了良好的基础.     

用FeCl3作催化剂先体制备碳纳米结构

以不同浓度的FeCl3溶液作为催化剂先体，利用乙醇催化燃烧法，在铜片上生长出了碳纳米管和碳纳米纤维。讨论了不同浓度的FeCl3催化剂先体对生长碳纳米材料产物和形貌的影响。利用扫描电镜，透射电镜和喇曼光谱对样品的形貌和结构进行了表征。实验结果表明，随着催化剂先体浓度增大，碳纳米材料产量增大，直径呈现增大趋势，其直径范围也逐渐变大。当催化剂先体浓度为0.01mol/L时，可以制备出直径较小的碳纳米管；当催化剂先体浓度为0.1mol/L时，可以制备出直径分布均匀的碳纳米管与碳纳米纤维的混合物；当催化剂先体浓度为1mol/L时，可以制备出直径分布不均匀的碳纳米纤维。     

镍-氮掺杂型碳纳米管材料的制备及其储钠性能研究

本工作以四水合醋酸镍和二氰二胺为原料,利用简单热解法制备出镍金属与氮元素共掺杂型碳纳米管状材料.借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射测试(XRD)、X射线光电子能谱测试(XPS)、氮气吸脱附测试(BET-BJH)和电化学技术等表征手段,对比分析了商业化碳纳米管(CNT)、商业化氮掺杂碳纳米...     

液化石油气燃烧火焰制备一维碳纳米材料

本文利用民用液化石油气为碳源,在经过预处理的低碳钢和含Ni合金钢等基板上成功地制备出“空心”碳纳米管(CNTs)和“实心”碳纳米纤维(CNFs)等一维碳纳米材料。实验发现基板预处理对一维碳纳米材料的制备起着决定性的作用,如：机械研磨预处理时很难制备出一维碳纳米材料,而采用涂覆和电镀处理则很容易获得一维碳纳米材料。利用场发射枪高分辨扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和激光拉曼光谱(RS)等技术对碳纳米材料的结构进行了表征。从本实验可以预见,制备一维碳纳米材料将变得更简单,更经济。     

氢化非晶碳膜的低阈值场发射

在等离子增强气相化学沉积 (PECVD)系统中 ,利用氢稀释方法制备了氢化非晶碳 (a-C∶ H)薄膜样品。在高真空腔中测量了样品的场发射特性。与用纯甲烷 (CH4 )制备的 a-C∶H薄膜样品相比 ,经过氢稀释处理的样品场发射开启电场明显下降 ,达到 0 .5 V/μm。认为是样品的场增强因子的增大改善了样品的场发射特性 ,这种场增强可能来源于碳膜中电子结构的各相异性和碳膜表面氢终结的增加。