超细Si/SiOx纳米线和纳米花等离子体辅助生长及光致发光

采用等离子体辅助直流弧光放电技术,以Si粉和SiO2粉为反应原料,制备了不同形貌的超细Si/SiOx纳米线和纳米花.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDS)对Si/SiOx纳米线的形貌和组分进行表征与分析.Si/SiOx纳米线紫外可见吸收光谱证实了样品的光学带隙为4.58 eV.Si/SiOx纳米线光致发光光谱(PL)表明其在305 nm、495 nm处有较强的发光峰,具有良好的发光性能.     

一种新型基底上右旋肉碱的表面增强拉曼光谱研究

在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,用多元醇还原硝酸银,Cu(NO₃)₂作为保护剂,快速有效的合成大量银纳米线,并优化了反应条件,得到结构均一、分散性较好的银纳米线。以罗丹明B为探针分子检测了该银纳米基底的表面增强效应,结果表明该基底对罗丹明B的表面增强效果明显,其表面增强因子可达6.4×105。文中利用这种基底得到了右旋肉碱的表面增强拉曼光谱(SERS),与其固体常规拉曼光谱(NRS)和10-3 mol·L-1水溶液的拉曼光谱对比,并对各自的峰位进行了归属。右旋肉碱固体在3 100～2800和1 700～200 cm-1处有明显拉曼振动峰,在右旋肉碱的表面增强拉曼光谱中,1700～200 cm-1处的峰得到了明显的增强。经分析,右旋肉碱分子与银纳米基底呈180°。本文还用合成的纳米银基底得到了不同浓度右旋肉碱溶液的表面增强拉曼光谱,其最低检测浓度为10-6 mol·L-1。右旋肉碱是一种重要的心血管药物,本文为其研究提供了较全面的拉曼光谱信息,为右旋肉碱的快速、特征、痕量监测提供了有力依据,也为进一步研究右旋肉碱的药理学提供了重要参考。     

银纳米线的侧向生长及其抑制研究

采用多元醇法,在不同温度,不同PVP滴加速度和加入量的条件下合成了银纳米线。利用XRD, UV-Vis, SEM和TEM对银纳米线及其侧向生长过程进行了观察和分析。UV-Vis表明银纳米线在纵向生长的同时发生了侧向生长。而且表示银纳米线侧向生长的紫外吸收光谱峰在银纳米线合成后期发生了明显的红移,由384 nm红移至约388 nm处,表明银纳米线合成后期直径迅速增长,银纳米线发生了快速的侧向生长。SEM研究表明银纳米线直径在反应前期(15～23 min)只增加了20 nm,而在反应后期(23～30 min)银纳米线直径增加了近150 nm,SEM观察结果与UV-Vis分析结论一致。同时还发现银纳米线直径不仅与晶种大小有关而且与银线外覆盖的银层厚度有关,银源以吸附在银线侧面的小银颗粒为附着点沿其侧面多点沉积导致了银纳米线的侧向生长;降低反应液温度(165 ℃降至155 ℃),降低PVP滴加速度(67 mL·h-1减小到49 mL·h-1)以及减少银纳米线合成后期PVP加入量可抑制银纳米线的侧向生长,显著提高银纳米线长径比,银纳米线直径由200 nm减小至100 nm左右,长度仍保持在100 μm以上。     

金属纳米线填充氮硼碳纳米管电子结构与光学性质的研究

基于第一性原理、密度泛函理论,通过CASTEP模块对填充金,银,铜纳米线的氮硼碳纳米管进行计算,研究其电子结构及光学性质.发现填充不同金属,稳定性由高到低分别为铜填充氮硼纳米管,银填充氮硼纳米管,金填充氮硼纳米管;体系能带图中带隙为零,即金属填充的氮硼纳米管使得本征(8,0)碳纳米管由半导体性转变为金属性;态密度分布中,价带处态密度主要由金属元素的d轨道和氮硼纳米管的s,p轨道贡献,导带处的态密度主要为氮硼纳米管的p轨道贡献;通过差分电荷密度图得知,填充金属的氮硼纳米管中共价键,离子键,金属键共存,光学性能中吸收系数峰值均增大,反射系数均出现红移.     

无催化两步蒸镀法制备二氧化钛纳米线

采用一种无催化、两步蒸镀的方法在石英片上生长TiO2纳米线.此方法通过高温蒸发Ti粉,沉积一层高活性的种子层,再低温通入氧气对种子层氧化形成TiO2纳米线.运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激光拉曼光谱技术等表征了生长TiO2纳米线薄膜的形貌和结构.结果表明:纳米线的直径为10 ～ 50 nm,长度为1～2 μm,随着第二次蒸镀温度的增加,二氧化钛纳米线晶相从锐钛矿转变成金红石相,其相变温度点在800℃附近.最后讨论了在无催化两步蒸镀法中TiO2纳米线的生长机理.     

基于分子动力学方法的孪晶银纳米线拉伸形变模拟

采用分子动力学方法研究了具有不同孪晶界密度的< 111>晶向孪晶Ag纳米线在拉伸载荷下的形变行为,讨论了孪晶界对纳米线力学强度的影响,并分别阐明具有不同孪晶界密度Ag纳米线的塑性形变机理.结果表明,与单晶Ag纳米线的强度进行对比可知,基于不同的形变模式,孪晶界的引入对纳米线可以起到弱化作用或者强化作用.以孪晶片层厚度的倒数(1/TBS)作为临界值,当1/TBS小于0.2 nm^-1时,孪晶界作为位错源,表现为对纳米线的弱化作用;当1/TBS大于0.2 nm^-1时,孪晶界阻碍位错运动表现为强化作用.强化作用机理分为两种:当1/TBS介于0.2到0.5 nm^-1时,形变机理以孪晶界和位错相互作用为主,断裂开口均在纳米线内部产生,随着位错增殖形成孔洞,进而向四周蔓延;当1/TBS大于0.5 nm^-1时,孪晶界发生迁移以容纳位错活动,位错不断增殖穿过孪晶界形成剪切带,进而导致纳米线的颈缩.由孪晶界密度不同引起的强化作用和弱化作用均随温度升高而减弱.     

基于微纳结构及材料特性的光场调控模拟研究

利用时域有限差分算法（FDTD）对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟,探究微纳结构靶中的光传输机制,分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜三种导电性不同的材料上纳米线和纳米孔阵列微纳结构靶的激光传输特性,分析光传输过程中的光场分布变化。研究结果表明,通过改变氧化铝和二氧化硅纳米孔（线）阵列结构靶中孔洞（纳米线）直径和间距等结构参数,可以实现对微纳结构靶中光传输特性和光场分布的调制,实现光场在介质材料和真空区域间的周期振荡分布,或是以一种稳定形态传输;激光在铜纳米孔阵列中传输时,透光性随孔洞半径的增加而增加。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比不同材料、不同微纳结构靶的激光传输演化特性,给出物理图像及对应现象规律,根据光场调控需求,给出微纳结构靶设计。     

表面悬挂键对GaAs纳米线掺杂的影响及其钝化

利用第一性原理计算方法研究了表面悬挂键对GaAs纳米线掺杂的影响及其钝化．计算结果显示,不论是闪锌矿结构还是纤锌矿结构,GaAs纳米线表面Ga原子上带正电荷的表面悬挂键都是一类稳定的缺陷,并且这种稳定性不会随着纳米线直径的变化而变化．这种表面悬挂键会形成载流子陷阱中心从而从p型掺杂的GaAs纳米线俘获空穴,使得纳米线的掺杂效率下降．和NH3相比,NO2 具有足够的电负性来俘获GaAs纳米线表面悬挂键上的未配对电子,从而有效地钝化GaAs纳米线的表面悬挂键,提高纳米线的p型掺杂效率,并且这种钝化特性不会随着纳米线直径的变化而改变．     

介电力显微镜探测氧化锌纳米线表面吸附分子对电导率的影响

利用场效应晶体管器件和介电力显微镜来研究氧化锌纳米线表面吸附分子对其电导率的影响. 相比于空气中,ZnO纳米线场效应晶体管器件在氮气中电导率更高,介电力显微镜得的介电信号也是在氮气中更大. 影响ZnO纳米线电导率变化的主要原因是表面吸附分子数量的变化,而并不是电极与材料之间接触性质的变化.     

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

以Zn (Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-v)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池.