纳米晶钛薄膜的制备及结构分析

采用磁控溅射和离子镀膜工艺在Mo基片上制备了具有不同晶粒尺寸的纯Ti薄膜，并利用X光衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）分析和观察了两类Ti膜的结构和形貌。实验结果显示：与溅射镀膜相比，离子镀膜的晶粒择优取向程度略低，Ti膜与基片结合较好；较高的基片温度有利于提高膜的致密程度，并降低膜的晶粒择优取向程序。     

Si纳米结构的制备及其热稳定性

研究了纳米尺寸Si结构的热稳定性.采用Ga聚焦离子束技术在单晶硅表面刻蚀出纳米尺寸的条形光栅结构,在流动的Ar气氛保护下进行恒温热退火,用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析了热退火后的结构变化.实验结果表明在较高的退火温度下纳米尺寸的硅结构是不稳定的,其尺寸由于热扩散而变小,同时在Si表面有镓析出并形成纳米颗粒.     

用于ICF的非晶SiC微球制备及微观结构研究

以四甲基硅烷、反式二丁烯和氢气为工作气源,采用化学气相沉积-高温热解法成功制备了壁厚约21μm的非晶SiC微球。利用能量色散X射线光谱仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜、白光干涉仪和X射线照相机对SiC微球的化学成分、结晶状态、表面形貌与粗糙度以及密度与球形度等进行了测量和分析。结果表明:在无氧环境下,通过450~900℃的高温热解及致密化可将在聚α甲基苯乙烯芯轴上沉积的掺硅碳氢聚合物涂层转变成致密的SiC微球。SiC微球呈非晶态,其C/Si原子比约为1.3,主要含有C—Si键和C=C键,微观结构呈无规则状且颗粒分布均匀,密度、球形度和壁厚均匀性分别为2.62 g/cm~3、99.8%和96.8%。     

二维三氧化钨纳米结构的合成及其在光电探测器中的应用

三氧化钨（WO₃）是制造晶体管和光电探测器的理想材料,虽然在WO₃纳米结构的生长方面已经完成了一些工作,但是制造足够长的理想型纳米线仍然是一个挑战。在众多的合成方法中,作者选择了化学气相沉积（CVD）方法合成WO₃纳米线,并对其在光电传感器中的应用进行了研究。影响WO₃纳米线成品率的主要因素是前体材料温度、基片位置、载气流速和生长持续时间。在合适的生长条件下生长的纳米线长度最长约为100 μm。这些WO₃纳米线可用来制造高性能的光电探测器,WO₃光电探测器具有灵敏度高、响应速度快、模块微型化等优良的器件性能,表明二维WO₃纳米线在光电探测器的制造中具有很大的优势。      

基于单一气源的PECVD方法制备SiC薄膜及其微观结构研究

为制备出满足惯性约束聚变(ICF)实验要求的SiC薄膜,本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,以四甲基硅(TMS)作为唯一反应气源,在不同工作压强下制备SiC薄膜。利用扫描电子显微镜、表面轮廓仪、原子力显微镜、精密电子天平、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱对薄膜进行表征与分析。结果表明：SiC薄膜的成分与工作压强密切相关,随着工作压强的增加,薄膜中Si含量整体呈下降趋势;随着工作压强的增加,薄膜沉积速率先增大后减少,密度先减小后增大;与其他制备工艺相比,采用单一气源制备SiC薄膜,其表面粗糙度极低(1.25～1.85 nm),薄膜粗糙度随工作压强的增加呈先增大后减小的趋势。     

基于单一气源的PECVD方法制备SiC薄膜及其微观结构研究

为制备出满足惯性约束聚变（ICF）实验要求的SiC薄膜,本文采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法,以四甲基硅（TMS）作为唯一反应气源,在不同工作压强下制备SiC薄膜。利用扫描电子显微镜、表面轮廓仪、原子力显微镜、精密电子天平、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱对薄膜进行表征与分析。结果表明：SiC薄膜的成分与工作压强密切相关,随着工作压强的增加,薄膜中Si含量整体呈下降趋势;随着工作压强的增加,薄膜沉积速率先增大后减少,密度先减小后增大;与其他制备工艺相比,采用单一气源制备SiC薄膜,其表面粗糙度极低（1.25～1.85 nm）,薄膜粗糙度随工作压强的增加呈先增大后减小的趋势。     

乳液法制备微米级硅气凝胶小球及其表征

以硅溶胶为前驱物，在以吐温85和司班80为乳化剂、正丁醇为乳化助剂、正庚烷为分散介质的油相和二氧化硅醇溶胶为水相的乳液体系中，应用乳液成球技术制备μm级硅凝胶小球，然后通过常压干燥技术制备μm级硅气凝胶小球。用光学显微镜、SEM、TG-DTA及BET技术等对其进行表征。结果表明：所得μm级硅气凝胶小球表观粒径约为130μm，密度约为360kg·m^-3，比表面积为382.5m²·g^-1，平均孔径约为17nm，孔隙率达83.6%。μm级硅气凝胶小球是由大小约为10nm的二氧化硅纳米微粒构成的轻质纳米多孔结构材料。     

水溶液体系中光化学可控合成核壳结构磁性纳米凝胶

通过光化学方法合成并经进一步的Hoffmann降解获得了壳层带有伯胺基核壳结构磁性纳米凝胶,该磁性纳米凝胶粒径分布窄且粒径可控。由于磁性纳米凝胶的壳层水凝胶具有很好的亲水性和生物相容性,且反应过程中不加入任何表面活性剂,为该磁性纳米凝胶的生物应用奠定了良好的基础。通过光化学方法合成窄粒径分布且粒径可控的磁性纳米凝胶就我们认识而言尚未见到文献报道,有望为磁性纳米凝胶的合成提供一种新的方法。我们对合成的磁性纳米凝胶分别用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、光子相关光谱（PCS）、原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）进行了表征。     

自悬浮定向流法制备Ti纳米颗粒及结构表征

采用自悬浮定向流法制备钛纳米颗粒,并使用透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等方法,对钛纳米颗粒的形貌、粒度、结构及性能进行研究。结果表明：钛纳米颗粒呈球形,随着冷却气体Ar流速的增加,平均粒径逐渐减小,在流速为0.6、0.8和1.0 m³/h条件下,分别得到平均粒径为59、50和41 nm的钛纳米颗粒;在空气中,钛纳米颗粒极易氧化生成二氧化钛,同时能够与空气中的N₂和水蒸气发生反应,生成少量的氮化物及羟基基团。     

Ti与Ag离子顺次注入SiO2合成TiO2纳米结构及其光催化活性

通过Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入、结合后续的N₂气氛下热退火处理,在SiO₂基体的浅表面层合成TiO₂纳米结构,详细研究了该纳米结构的形貌、结构、光学特性及其光催化性能。结果表明：Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入并经热处理后均能在SiO₂中产生TiO₂纳米颗粒,700℃退火后形成的纳米颗粒主要为锐钛矿相,继续升高退火温度,TiO₂纳米颗粒逐渐转变为金红石相。Ag的附加注入不仅能促进TiO₂纳米颗粒的生长,而且可以降低其形成的温度及光学带隙。此外,光催化实验结果还显示,Ag的附加注入能够提高所合成的TiO₂纳米颗粒光催化活性。结合光致发光和X射线光电子能谱测试结果分析并给出了附加Ag离子注入导致所合成的TiO₂ 纳米结构光催化活性提升的可能机理。