有序TiO2纳米管阵列结构的可控生长及其物相研究

分别在HF水溶液、含NH₄F和H₂O的乙二醇有机溶液中对Ti箔进行阳极氧化,得到TiO₂纳米管阵列结构.该结构高度有序、分布均匀、垂直取向,且通过阳极氧化工艺条件(如阳极氧化电压、电解液的选择与配比以及氧化时间等)可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管密度、管长等)的有效控制.利用XRD研究了TiO₂纳米管阵列的物相结构.结果表明：退火前的TiO₂纳米管阵列为无定形结构;分别在真空和氧气氛中50 关键词： 2纳米管阵列')" href="#">TiO₂纳米管阵列 阳极氧化 可控生长     

棱柱型封装Cd的硅纳米管的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了四棱柱、五棱柱、六棱柱和七棱柱型封装Cd硅纳米管的几何结构、电荷布局、能级和电偶极矩.计算结果表明,四棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管的最低能结构都是自旋单重态,四棱柱和五棱柱型Cd硅纳米管畸变比较严重,已经失去管状结构.四棱柱型Cd硅纳米管的原子平均结合能最大,是这四种棱柱型Cd硅纳米管中热力学稳定性最强的.这四种棱柱型Cd硅纳米管的电荷都是由Cd原子转向Si原子的,Cd原子是电荷的施体;Si原子是电荷的受体,Cd原子与硅原子之间以共价键结合.五棱柱型Cd硅纳米管HOMO-LUMO Gap最大,它的化学活性最强,而四棱柱型Cd硅纳米管的HOMO-LUMO能隙最小,它的化学稳定性最强,不易和其他物质发生化学反应.四棱柱型Cd硅纳米管的总电偶极距为零,该结构是非极性的,而五棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管是极性的,且五棱柱型Cd硅纳米管的极性最强.     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中,我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明,扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构,其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加,硅纳米管的直径增大,硅纳米管的禁带宽度逐渐减小,导带逐渐向下移动,并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小,说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时,扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠,表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成,导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中，我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明，扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，导带逐渐向下移动，并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时，扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠，表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成，导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

硫化锌纳米管稳定性、电子性质和磁性质的比较研究

用第一性原理方法系统地研究硫化锌纳米管的稳定性、电子性质和掺杂磁性质.比较三种纳米管的稳定性.研究表明,六边形截面的双壁管的稳定性最高,相同截面的单壁管稳定性次之,而圆截面的之字形和扶手椅纳米管稳定性最低.电子能带结构计算表明它们都是直接带隙半导体.纳米管表面氢吸附后,六边形截面的单壁管转变为间接带隙半导体.研究了磁性原子掺杂六边形截面管的磁性质.发现掺杂纳米管的形成能比纯纳米管的形成能低,说明掺杂过程是一个放热反应.纳米管的总磁矩等于掺杂的磁性原子的磁矩.这些单掺杂纳米管在可调磁的新材料方面有潜在的应用价值.     

棱柱型封装Cd的硅纳米管的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了四棱柱、五棱柱、六棱柱和七棱柱型封装Cd硅纳米管的几何结构和电荷布局、能级和电偶极矩。计算结果表明,四棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管的最低能结构都是自旋单重态,四棱柱和五棱柱型Cd硅纳米管畸变比较严重,已经失去管状结构,由于四棱柱型Cd硅纳米管的原子平均结合能最大,它是这四种棱柱型Cd硅纳米管中热力学稳定性最强的。这四种棱柱型Cd硅纳米管的电荷都是由Cd原子转向Si原子的,Cd失去电子,是电荷的施体;Si原子得到电荷,是电荷的受体,且Cd原子与硅原子之间以共价键结合。五棱柱Cd硅纳米管HOMO-LUMO Gap最大,说明它的化学活性最强,而四棱柱型Cd硅纳米管的HOMO-LUMO能隙最小,说明它的化学稳定性最强,不易和其他物质发生化学反应。四棱柱型Cd硅纳米管的总电偶极距为零,说明它的正、负电荷中心重合,该结构是非极性的。五棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管是极性的,且五棱柱Cd硅纳米管的极性最强。     

扶手椅型硅纳米管的电学性质研究

本文采用密度泛函理论的第一性原理方法,对手性指数m=n=K（K为3～15的整数）的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度进行了研究。计算结果表明,扶手型（3,3）硅纳米管为间接带隙结构,其余均为直接带隙结构;随着手性指数的增加,硅纳米管的直径增大,硅纳米管的禁带宽度逐渐减小,且导带逐渐下移,总态密度图峰值强度增大;扶手型（3,3）硅纳米管的禁带宽度最大;扶手型（13,13）硅纳米管的禁带宽度最小,说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时,扶手型（4,4）硅纳米管的导带和价带出现重叠,说明扶手型（4,4）硅纳米管为金属性纳米管;态密度图表明扶手型（9,9）硅纳米管的价带顶主要由Si-3p电子态构成,导带底由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同构成。     

“锥形嵌套"结构CNx纳米管的生长机理及拉曼光谱研究

在氮气、氢气以及氯化铵热解产生的氨气环境下,以钴作为催化剂,在780℃—940℃温度范围内使二甲苯与二茂铁受热分解,合成了CNx纳米管.在高分辨率透射电子显微镜下观察,合成的纳米管呈现“锥形嵌套”的形貌特征.从不同结构的分子面形成能的角度探讨了CNx纳米管的催化生长机理.不同温度下所制备样品的拉曼光谱研究表明,ID/IG值可以反映氮的掺杂所带来的纳米管结晶有序程度的降低,并通过G带向高波数移动证实了氮的掺杂.     

F掺杂的BN纳米管及电导特性

利用一种新颖的催化生长方法,在生长BN纳米管的过程中直接引入F原子,获得了均匀F掺杂的BN纳米管.高分辨透射电子显微镜研究表明,构成BN纳米管的六元环由于F掺杂而被严重扭曲,纳米管壁由一些高度卷曲的连续片层构成.电学性质测量表明,相对于无掺杂的BN纳米管而言,F掺杂BN纳米管的电导显著增加.     

P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响.结果表明:经过P掺杂,单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙,其价带顶主要由Si-3p态电子构成,导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定;同时通过P掺杂,使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄,导电性增强,吸收光谱产生红移.研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

Self-assembled silicon nanotubes under supercritically hydrothermal conditions

Self-assembled silicon nanotubes with one-dimensional structure have been synthesized from silicon monoxide powder under supercritically hydrothermal conditions with a temperature of 470 degrees C and a pressure of 6.8 MPa. The silicon nanotubes were identified by transmission electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. The results show that the silicon nanotubes (SiNT) have closed caps. The structures of the silicon nanotubes are hollow inner pore, crystalline silicon wall layers with a 0.31 nm interplanar spacing and 2-3 nm amorphous silica outer layers. Pure crystalline silicon nanotubes survive after etching the silicon nanotubes with 5% HF acid for enough time to imply that the self-assembled silicon nanotubes are stable. A possible theoretical reason for the growth of SiNTs from SiO under supercritically hydrothermal conditions was also proposed.     

碳纳米管包裹的硅纳米线复合结构的热稳定性研究

采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程, 通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性. 通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用力的关系, 对碳纳米管和硅纳米线的热稳定性变化进行初步解释. 研究发现碳纳米管中硅纳米线的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切: 当管径较小时, 硅纳米线的热稳定性有所提高, 当管径增大到一定大小时, 硅纳米线的热稳定性会突然显著地下降, 直到硅纳米线与管壁不存在分子间相互作用力, 硅纳米线的热稳定性才会恢复. 而硅纳米线填充到碳纳米管中对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.     

UV-vis Absorption and PL Properties of Self-Assembled Silicon Nanotubes

Silicon nanotubes （SiNTs） are novel one-dimensional nanomaterials, which have potential applications in nano- photoelectric devices, sensors and field-emission devices. The self-assembled silicon nanotubes have clear structures without metal catalysts. The structures are confirmed by TEM and HRTEM, and the UV-vis absorption spectra with an absorption peak near 685nm and PL spectra with widened strong emission near 436nm are measured by UV-vis spectrometer and spectroftuorophotometer.     

多晶硅表面酸腐蚀制备绒面研究

采用各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面,腐蚀液为HF和HNO3的混合溶液,缓和剂为NaH2PO4.2H2O溶液.利用SEM、AFM和紫外分光光度计对硅片绒面进行检测和分析,初步探讨了酸腐蚀机理.结果表明:采用NaH2PO4.2H2O溶液作为缓和剂,腐蚀后的硅片表面具有均匀的腐蚀坑,表面陷光效果较好,通过优化各种参量,反应速度可以控制在2 μm/min左右,适合工业生产的要求.在富HF时,硅片表面易形成尖锐边缘的腐蚀坑,出现或多或少的小孔,反射率最低可达16.5%～17.5%|在富HNO3时,硅片表面易形成腐蚀坑较浅、尺寸偏大的气泡状绒面或光面,反射率较高.     

Controlled immobilization of peptide nanotube-templated metallic wires on Au surfaces

Peptide nanotubes were immobilized on Au substrates functionalized with self-assembled monolayers of 4-mercaptobenzoic acid in a pH 6 citric acid solution via hydrogen bonds between the peptide nanotubes and the monolayers. Subsequently, the immobilized nanotubes were metallized by nickel via the electroless coating process. Received 30 November 2000     

Au标蛋白自组装表面增强拉曼光谱的研究

采用免疫Au标技术,用尺寸大约在13 nm的Au胶体颗粒标记了人血清蛋白(Human IgG),然后将Au标蛋白复合体固定在通过三氨基三乙氧基硅烷和戊二醛自组装单膜的Si片上。这种方法在基底表面上不仅牢固地固定了单层Au纳米颗粒标记的蛋白分子复合体而且提高了复合体的表面覆盖度,保持了生物分子的结构。利用原子力显微镜(AFM)观察了Au标蛋白的自组装表面。实验结果表明Au标蛋白在Si片表面聚积形成一定的Au标蛋白分子的复合体“岛状”单层,并且在这些岛状单层上获得了很明显的标记蛋白的表面增强拉曼散射(SERS)信号。文章在Si表面自组装了Au标蛋白分子,获得了较好的蛋白分子的SERS信号,提供了一种研究蛋白分子的SERS活性基底。     

碳纳米管封装Si20团簇的热稳定性研究

用分子动力学方法模拟一种特殊结构Si20 (表面异构的硅十二面体结构)填充到不同管径的扶手椅型碳纳米管中组成复合结构的热稳定性。通过能量分析和定量统计缺陷多边形数量等方法来研究这种结构在碳纳米管中的稳定性和结构演变情况。研究发现Si20的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切;其在CNT(15, 15)中的热稳定性最好,当管径逐渐增加时,其热稳定性呈下降趋势;直至管径增加到CNT(21, 21),碳纳米管对Si20的空间限制作用变得很小,以至于不足以维持Si20的稳定。此外,Si原子因热振动替换碳纳米管中C原子而形成十二边形缺陷,这对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用。     

Characterisation and stability of hydrophobic surfaces in water

The stability of four different hydrophobic surfaces in contact with water is assessed and discussed: H-terminated silicon, hexamethyldisilazane (HMDS) coated silicon, silicon surfaces covered with self-assembled monolayers (SAMs) of octadecyltrichlorosilane (OTS) and gold surfaces modified with SAMs of alkanethiols. Changes in hydrophobicity and surface oxidation were determined by contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy and AFM.     

基于机械-化学的方法在硅表面制造功能化结构

"利用机械与化学结合的方法在芳烃重氮盐溶液中用金刚石刀具切削硅片,使得芳香烃分子和硅之间以共价键连接,实现了对硅片的"成形并功能化"的一步完成．研究了在大气环境如何利用金刚石刀具在硅表面加工出表面质量较好的微结构,为下一步在溶液中"成形并功能化"硅提供好的基底．在溶液中对硅表面进行可控自组装实验,初步研究了切削速度和组装时间对切削处生成自组装膜质量的影响,总结出较适合膜生长的参数．用X射线光电子能谱对自组装膜进行了检测,用扫描电子显微镜和原子力显微镜对自组装膜的表面形貌进行了表征,并用原子力显微镜对自     

量子电容对CNT填充的屏蔽型TSV的传输性能影响研究

本文提出以苯并环丁烯(benzocyclobutene,BCB)或硅为介质层材料,用碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)填充的屏蔽型硅通孔(Shielded Through-Silicon Vias,S-TSV)结构,利用等效传输线模型计算了其正向传输系数和衰减常数,分析了量子电容(Quantum Capacitance,Cq)对S-TSV传输性能的影响。研究发现,Cq能改善以BCB为介质层,填充多壁碳纳米管束(Multi-walled carbon nanotube bundle,MWCNTB)的S-TSV高于20GHz频段的传输性能。此外,Cq可以明显提升以硅为介质层的S-TSV的传输性能,且Cq的温度效应能与硅电导的温度效应平衡,从而提高S-TSV的热稳定性。